2.4 Modelado de Sistemas Básicos

Los elementos básicos que se utiliza para representar sistemas mecánicos son los resortes (representan la rigidez del sistema), amortiguadores (fuerzas que se oponen al movimiento de efectos de fricción) y masas (resistencia a la aceleración). Tiene que poseer propiedades de rigidez, el amortiguamiento e inercia.
La rigidez de un resorte se describe por la ley de hooke, entre mayor sea k, mayor será la F. el amortiguador, es el tipo de fuerzas que se originan cuando se intenta empujar un objeto a través de un fluido o a desplazar un objeto contra fuerzas de fricción. El elemento básico masa tiene la propiedad que cuanto mayor sea la masa, mayor será la fuerza para darle una aceleración especifica. Todos son elementos básicos de sistemas mecánicos.
El resorte de torsión y la masa giratoria almacenan energía, mientras que el amortiguador, solo lo disipa. Para evaluar el o la relación entre la fuerza y desplazamiento, se usa un diagrama de cuerpo libre. Cuando son varias fuerzas que actúan en un cuerpo se hace mediante una suma de vectores. Si todas las fuerzas actúan en una misma línea, la fuerza resultante al bloque es algebraica.
Los sistemas básicos de un sistema eléctrico son los inductores, capacitores y resistencias. En un inductor la diferencia de potencial , esta presente en todo momento depende del cambio de corriente.
En un capacitor la diferencia de potencial depende de la carga que de las placas del capacitor en determinado momento.
En una resistencia, la diferencia de potencial, en un instante dependerá de la corriente. Tanto el inductor como el capacitor almacena energía que se puede liberar en cualquier momento, la resistencia no guarda energía solo la disipa.
La analogía mecánica de la resistencia es el amortiguador. Las analogías entre corriente y fuerza, dif de potencial y velocidad, son validas para el resorte de inductancia y la masa de capacitancia.
En los sistemas de fluidos hay 3 elementos básicos , la entrada, es el flujo volumétrico y la salida es la diferencia de presión. Pertenecen dos categorías hidráulicos donde el fluido es un liquido no comprensible y neumáticos, contienen gases comprensibles.
La resistencia hidráulica es la que se presenta un líquido cuando fluye a través de una válvula o debido a los cambios en el diámetro de la tubería.
Capacitancia hidráulica: describe la energía almacenada en un líquido cuando este se almacena en forma de energía potencial, conocida como carga de agua.
La inercia hidráulica es el equivalente de la inductancia en unos sistemas eléctrico o de un resorte. Para acelerar un fluido y así aumenta su velocidad se requiere una fuerza.
En los sistemas neumáticos los 3 elementos básicos son: la resistencia neumática en función del gasto mascico y la diferencia de presión. La capacitancia neumática se debe a la comprensibilidad del gas y es comparable a la forma que la comprensión de un resorte almacena energía. La inercia se debe a la caída de presión necesaria para acelerar un bloque de gas.
Los elementos básicos de los sistemas térmicos son: resistencia y capacitancia que es la medida del almacenamiento de energía de un sistema.