Sistema magnético para anular vibraciones

Las vibraciones, a menudo inevitables por las múltiples causas que pueden tener, son un problema grave para infinidad de tareas de precisión, como por ejemplo al usar microscopios con máximo aumento o al trabajar con espejos de telescopio que deben estar perfectamente alineados. Incluso las vibraciones más pequeñas, que ni siquiera son perceptibles para el ser humano, pueden inutilizar el resultado de una medición.

Un nuevo tipo de tecnología de anulación de vibraciones ha sido ahora inventado y probado en la Universidad Tecnológica de Viena (TU Wien) en Austria, por un equipo que incluye a Ernst Csencsics, Georg Schitter y Alexander Pechhacker.

Este nuevo sistema lidia con las vibraciones de un modo inusual. La estrategia se basa en buena parte en imanes electropermanentes. Se trata de imanes que, al igual que los imanes permanentes ordinarios, mantienen su magnetismo de forma permanente sin necesidad de alimentación eléctrica, pero que además están dotados de una bobina para que su magnetización pueda modificarse con extrema rapidez mediante un impulso eléctrico. Esto permite, por ejemplo, suprimir activamente las vibraciones en los espejos de los grandes telescopios y aumentar así drásticamente su rendimiento.

El sistema de anulación de vibraciones creado en la Universidad Tecnológica de Viena consta de una base montada permanentemente y una plataforma flotante sobre ella. La plataforma está suspendida en el aire, mantenida en su sitio por fuertes fuerzas magnéticas. Varios actuadores electromagnéticos pueden ajustar la posición de la plataforma con gran precisión en fracciones de segundo.

Mientras la fuerza del imán electropermanente esté en el rango correcto, no necesitará energía y la plataforma flotante se mantendrá en su sitio. Solo son necesarias pequeñas correcciones, ejecutables por los actuadores, para compensar las vibraciones.

Sin embargo, si la fuerza del imán electropermanente ya no es la adecuada, por ejemplo porque el peso que descansa sobre la plataforma suspendida ha cambiado o porque es necesario inclinarla, entonces se utiliza un método más drástico: se envía un impulso de corriente corto y fuerte a través de la bobina, creando un campo magnético muy fuerte durante un fugaz instante y cambiando así también la magnetización del imán electropermanente. Seleccionando la intensidad adecuada del impulso magnético, el imán electropermanente puede ajustarse a un nuevo punto de funcionamiento, en el que vuelve a permanecer constante sin necesidad de suministro de energía.

Todos estos procesos se ejecutan automáticamente. El sistema reconoce si todavía está cerca del punto de funcionamiento deseado o si es necesaria una remagnetización mediante la bobina, y actúa en consecuencia.

Para labores de precisión extraordinariamente alta, como el posicionamiento de segmentos de espejos, la posición de la plataforma suspendida debe mantenerse estable con una precisión de unas decenas de nanómetros. Esto solo es posible si se pueden compensar incluso las más pequeñas vibraciones del suelo, como las que se producen cuando alguien pasa por delante del laboratorio, o las causadas por las vibraciones normales de los edificios.

El prototipo del nuevo sistema de anulación de vibración ha demostrado su capacidad para suprimir con una precisión extrema las vibraciones, y además consumiendo muy poca energía. “Esta tecnología sería perfecta para grandes telescopios, que constan de múltiples segmentos de espejo”, argumenta Schitter. “El telescopio debe poder apuntar a diferentes zonas del cielo, y los espejos deben alinearse con gran precisión y mantenerse estables en cada posición. Esto es exactamente para lo que nuestra tecnología resultaría ideal”.

Csencsics y sus colegas exponen los detalles técnicos del nuevo sistema de supresión de vibraciones en la revista académica IEEE Transactions on Industrial Electronics, bajo el título “Integrated Electromagnetic Actuator With Adaptable Zero Power Gravity Compensation”.

Fuente: NCYT de Amazings