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Analogía electromecánica

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Una analogía electromecánica consiste en la representación de un sistema mecánico mediante un circuito eléctrico. Inicialmente, este tipo de analogías se usaron al revés, para tratar de explicar los fenómenos eléctricos en términos mecánicos más familiares. James Clerk Maxwell introdujo analogías de este tipo en el siglo XIX. Sin embargo, a medida que el análisis de circuitos maduraba, se descubrió que ciertos problemas mecánicos podían resolverse más fácilmente a través de una analogía eléctrica. Los desarrollos teóricos en el dominio eléctrico​ fueron particularmente útiles cuando la representación de una red eléctrica como un diagrama topológico abstracto (un diagrama electrónico) usando circuitos de parámetros concentrados y la capacidad del análisis de red para modelizar un circuito q

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Una analogía electromecánica consiste en la representación de un sistema mecánico mediante un circuito eléctrico. Inicialmente, este tipo de analogías se usaron al revés, para tratar de explicar los fenómenos eléctricos en términos mecánicos más familiares. James Clerk Maxwell introdujo analogías de este tipo en el siglo XIX. Sin embargo, a medida que el análisis de circuitos maduraba, se descubrió que ciertos problemas mecánicos podían resolverse más fácilmente a través de una analogía eléctrica. Los desarrollos teóricos en el dominio eléctrico​ fueron particularmente útiles cuando la representación de una red eléctrica como un diagrama topológico abstracto (un diagrama electrónico) usando circuitos de parámetros concentrados y la capacidad del análisis de red para modelizar un circuito que se ajuste a la respuesta en frecuencia buscada. Este enfoque es especialmente útil en el diseño de filtros mecánicos, ya que se utilizan simples dispositivos eléctricos para emular sistemas mecánicos mucho más caros y complejos. Esta técnica puede usarse para resolver problemas puramente mecánicos, y también puede extenderse a otros dominios de energía. Hoy en día, el análisis por analogía es una herramienta de diseño estándar donde se involucra más de un dominio de energía. Tiene la gran ventaja de que todo el sistema se puede representar de manera unificada y coherente. Las analogías eléctricas son particularmente utilizadas por los diseñadores de transductores, que por su naturaleza implican dos dominios de energía distintos, y en los sistema de control, cuyos sensores y actuadores normalmente serán transductores a caballo entre dos dominios energéticos. Un sistema dado representado por una analogía eléctrica posiblemente no contenga partes eléctricas en absoluto. Por esta razón, se prefiere la terminología de dominio neutral cuando se desarrollan diagramas de red para sistemas de control. Las analogías mecánico-eléctricas se desarrollan al establecer relaciones entre variables en un dominio que tienen un comportamiento matemático idéntico a las variables en el otro dominio. No hay una manera única de lograrlo; numerosas analogías son teóricamente posibles, pero hay dos analogías que se usan ampliamente: la y la . La analogía de impedancia hace que la fuerza y el voltaje sean análogos, mientras que la analogía de movimiento hace que la fuerza y la corriente sean análogas. Por sí mismo, este supuesto no es suficiente para definir completamente la analogía, y se debe elegir una segunda variable. Una opción común es hacer que las variables conjugadas de los pares de potencia sean análogas. Estas son variables que cuando se multiplican entre sí tienen unidades de potencia. En la analogía de impedancia, por ejemplo, esto da como resultado que la fuerza y la velocidad sean análogas al voltaje y a la corriente respectivamente. Las variaciones de estas analogías se utilizan para sistemas mecánicos rotativos, como en motores eléctricos. En la analogía de impedancia, en lugar de la fuerza, el par motor se hace análogo al voltaje. Es perfectamente posible que ambas versiones de la analogía sean necesarias, por ejemplo, en un sistema que incluya partes rotativas y con movimiento alternativo, en cuyo caso se requiere una analogía de par de fuerza dentro del dominio mecánico y una analogía de voltaje-par de fuerza en el dominio eléctrico. Se requiere otra variación para los sistemas acústicos; aquí, la presión y la tensión se hacen análogas (analogía de impedancia). En la analogía de impedancia, la relación de las variables conjugadas de potencia es siempre una cantidad análoga a la impedancia. Por ejemplo, la relación fuerza/velocidad es la impedancia mecánica. La analogía de movimiento no conserva esta relación entre impedancias a través de dominios, pero presenta una importante ventaja sobre la analogía de impedancia: se conserva la topología de las redes, por lo que un diagrama de una red mecánica tiene la misma topología que su diagrama de red eléctrica análoga.

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dbr:Mechanical–electrical_analogies

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