¿Las esferas las empuja hacia afuera la fuerza centrífuga?

En el sistema giratorio conviene escribir la fuerza centrífuga ficticia mω²r. En un sistema inercial las esferas tienen aceleración centrípeta, que da la tensión de los brazos. Las dos descripciones coinciden.

¿Por qué las revoluciones no se quedan del todo constantes?

La posición del manguito es proporcional al error de velocidad. Esa ley reduce el desvío, pero no lo anula: queda estatismo (error estático). Para quitar el resto hace falta una parte integral, como en reguladores posteriores.

¿Qué falta en este esquema respecto de la máquina?

No hay fricción (histéresis: las esferas suben y bajan a ω distintas), ni retraso de la caldera, ni «caza» — oscilaciones alrededor del equilibrio. El vínculo del manguito con la mariposa se toma instantáneo.

Regulador de Watt

Esferas y manguito según la velocidad de rotación; la luz de la mariposa de la máquina de vapor es retroalimentación por velocidad.

Sobre el modelo

El regulador de Watt sostiene la velocidad de rotación de una máquina de vapor con retroalimentación centrífuga. Las esferas en los brazos se apartan al crecer ω, el manguito sube y cierra la mariposa; al caer la velocidad el manguito baja y abre el vapor. En el equilibrio, la fuerza centrífuga mω²r se equilibra con el peso y las componentes de tensión de los brazos. Es un regulador proporcional: queda un error estático (estatismo). No hay fricción, histéresis ni dinámica de la máquina: el vínculo del manguito con la velocidad es ideal.

Para quién: Teoría de control automático y dinámica: regulador centrífugo, retroalimentación proporcional.

Conceptos clave

regulador de Watt
fuerza centrífuga
retroalimentación negativa
manguito
mariposa
error estático
velocidad angular

Cómo funciona

Al crecer ω las esferas se apartan del eje y suben el manguito; la luz de la mariposa se estrecha: menos vapor, la velocidad baja. Es el lazo centrífugo proporcional de los siglos XVIII–XIX. En pantalla, el ángulo de los brazos, la posición del manguito y la luz modelo; no hay fricción ni dinámica de la máquina.

Preguntas frecuentes

¿Las esferas las empuja hacia afuera la fuerza centrífuga?: En el sistema giratorio conviene escribir la fuerza centrífuga ficticia mω²r. En un sistema inercial las esferas tienen aceleración centrípeta, que da la tensión de los brazos. Las dos descripciones coinciden.
¿Por qué las revoluciones no se quedan del todo constantes?: La posición del manguito es proporcional al error de velocidad. Esa ley reduce el desvío, pero no lo anula: queda estatismo (error estático). Para quitar el resto hace falta una parte integral, como en reguladores posteriores.
¿Qué falta en este esquema respecto de la máquina?: No hay fricción (histéresis: las esferas suben y bajan a ω distintas), ni retraso de la caldera, ni «caza» — oscilaciones alrededor del equilibrio. El vínculo del manguito con la mariposa se toma instantáneo.

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