Ingeniería Mecatrónica Avanzada: Sistema de Actuación Neumática
por Compensación de Masa.
Simular con precisión una fuerza de 1.62 m/s² requiere un sistema capaz de compensar el peso terrestre de forma lineal y adaptable a cualquier usuario.
La Ley de Hooke (F = k · x) dicta que la fuerza cambia con el estiramiento. Esto rompe la física lunar al variar la gravedad según la altura del salto.
A diferencia de los resortes, un cilindro neumático genera una fuerza independiente de la posición, permitiendo una aceleración constante.
El sistema se basa en mantener una presión de aire regulada que ejerce una fuerza ascendente proporcional a la masa del usuario.
Para evitar que el aire se comprima y aumente la presión durante un salto (Ley de Boyle), utilizamos un tanque de compensación de 100 L.
Esto garantiza que el volumen de aire desplazado por el pistón sea despreciable frente al volumen total, manteniendo la fuerza de soporte perfectamente estable.
Interfaz de usuario donde el operador ingresa la masa. El script de C# calcula la presión teórica necesaria.
Un controlador (Arduino/PLC) convierte el dato en una señal analógica de 0 – 10 V para la válvula.
La SMC serie ITV ajusta la presión exacta en milisegundos, manteniendo el soporte dinámico.
Para cubrir un volumen operativo de 2 m × 5.45 m × 4 m, implementaremos un sistema de puente grúa de 3 ejes con seguimiento pasivo.
El cilindro se une al carro mediante una brida basculante. Esto permite pequeños ángulos de inclinación (3 – 5°) sin comprometer los sellos neumáticos.
Dada la carrera de 1.5 m y la carga de 120 kg, utilizaremos vástagos de diámetro sobredimensionado con recubrimiento de cromo duro para máxima rigidez.
Retienen el aire en el cilindro ante una caída de presión súbita.
Previene sobrepresiones en el tanque pulmón.
Utilizaremos equipos de grado profesional (estilo Petzl Avao) para garantizar confort y seguridad durante la suspensión.
| Característica | Resortes / Bungies | Sistema Neumático |
|---|---|---|
| Sensación de Gravedad | Inconsistente (Ley de Hooke) | Constante y Realista |
| Adaptabilidad de Peso | Cambio manual de elásticos | Automático (Digital) |
| Durabilidad | Baja (Fatiga elástica) | Alta (Grado Industrial) |
| Precisión Científica | Nula | Certificable (1/6 g exacto) |