Vibrador de masa excéntrica

Un vibrador de masa excéntrica es un motor eléctrico con un peso fijado fuera del eje de su árbol. Al girar, el peso tira del motor hacia un lado y luego hacia otro, y todo el aparato tiembla. Unas patentes presentadas en Estados Unidos a comienzos del siglo XX ya usaban este peso desequilibrado giratorio en aparatos de masaje eléctricos; hoy el mismo principio zumba en teléfonos y buscapersonas y sacude las cribas de la industria.

Qué es

Un vibrador de masa excéntrica convierte el giro en sacudidas. Un pequeño motor eléctrico hace girar un peso fijado a un solo lado de su árbol, de modo que el centro de gravedad del peso queda fuera del eje. Nada va y viene dentro del aparato. El motor solo gira, y el peso desigual hace temblar todo lo que está unido a él.

La idea aparece en muchos objetos. A comienzos del siglo XX se montaba en aparatos de masaje eléctricos de mano, con cuerpo metálico redondeado, mango y cable. Hoy un motor de pocos milímetros da el aviso silencioso de un teléfono, y árboles desequilibrados mucho mayores sacuden las cribas vibratorias con que la industria clasifica materiales. Algunos aparatos llevan el interruptor y el regulador de velocidad en una unidad aparte, unida por un cable o por radio.

Cómo funciona

Un motor vibrador de teléfono: el peso de media luna queda entero a un lado del árbol.

Un peso que gira en círculo tiene que ser atraído hacia el centro en todo momento, y es el árbol el que tira de él. A cambio, el peso tira del árbol hacia fuera, hacia donde se encuentre en ese instante. Mientras da vueltas, ese tirón apunta hacia arriba, luego a un lado, luego hacia abajo y luego al otro lado. El motor y su carcasa se ven empujados en un pequeño círculo, y la mano, la mesa o el bastidor sobre el que descansan lo notan como vibración.

El tirón es igual a la masa del peso por su distancia al eje y por el cuadrado de la velocidad de giro. Al doblar la velocidad, la sacudida es cuatro veces más fuerte, y se repite una vez por cada vuelta del motor. Un pequeño motor de corriente continua gira más deprisa con más tensión, así que subir la tensión hace el zumbido más rápido y más fuerte a la vez. Para cambiar solo la fuerza hay que cambiar el peso o su distancia al eje. El vibrador de Willis Miller tenía para ello un peso en forma de media luna que podía acercarse al árbol o alejarse de él. Desplazar un peso a lo largo del árbol, en paralelo al eje, deja la fuerza igual y solo cambia el punto del aparato donde actúa.

Quien sostiene el aparato debe notar la vibración lo menos posible, y por eso Miller montó el mango de su aparato sobre un muelle. Dos pesos que giran en sentidos contrarios dan otro movimiento, siempre que sean iguales, giren a la misma velocidad y unos engranajes los mantengan acompasados: entonces sus tirones laterales se anulan y los verticales se suman, y la máquina se sacude en línea recta. La patente de Edward Mateer para cribas vibratorias presenta esos pares de árboles con pesos, unidos por engranajes, como un montaje ya conocido.

Cómo hacerlo

Un andador vibrante: la bolita desequilibra el motor y la tapa avanza a saltitos por la mesa.

Un andador vibrante muestra el principio en pocos minutos. Hace falta un pequeño motor de corriente continua de los que se venden para proyectos escolares de ciencias y que funcionan con dos pilas AA, un portapilas, un poco de plastilina, la tapa de plástico de un envase, tres clips y una goma elástica o cinta adhesiva. Doble los clips en forma de patas y péguelos bajo la tapa para que se tenga en pie sola.

Fije el motor encima de la tapa con la goma, con el árbol asomando por el borde. Pegue una bolita de plastilina del tamaño de un guisante a un lado del árbol, o a un trocito de corcho clavado en él, de modo que quede claramente descentrada. Conecte el motor al portapilas y enciéndalo: la tapa zumba y se desplaza por la mesa. Mantenga el pelo, las mangas sueltas y la cara lejos del árbol que gira: una bolita que se suelte puede salir despedida.

Pruebe luego algunos cambios, desconectando las pilas cada vez antes de tocar la plastilina. Acerque la bolita al árbol o hágala más pequeña, y el andador se calma. Con una bolita mayor, se sacude con más fuerza. Reparta la plastilina alrededor de todo el árbol, y el motor gira casi sin temblar: la vibración procede del desequilibrio y no del motor en sí. Un cabezal de cepillo de dientes con un diminuto motor vibrador y una pila pequeña da una versión más pequeña, que se construye a menudo en clase de ciencias.

Historia y evolución

Antes del peso giratorio: un instrumento de cuerda que golpeaba con un pequeño martillo de marfil.

Los instrumentos vibratorios anteriores funcionaban a golpes. El médico inglés Joseph Mortimer Granville describió sus «percutores», en los que un tren de engranajes movido por un resorte accionaba una palanca con un martillo de marfil, y anunció una versión eléctrica fabricada por los constructores de instrumentos Weiss and Sons. Un peso desequilibrado no necesita martillo: basta con el giro. A comienzos del siglo XX George Trotter, de Louisville (Kentucky), y William Olson solicitaron por separado patentes para aparatos de masaje eléctricos que temblaban porque el motor hacía girar un peso descentrado: Trotter montó en el árbol del motor un peso excéntrico regulable y Olson fijó un peso a un lado del inducido. Después Harry Fuller Waite, de Nueva York, solicitó una patente para un aparato de masaje con un motor eléctrico dentro de la carcasa, una clavija para un enchufe normal y vibraciones producidas por lo que él llamaba la reacción de un peso desequilibrado en rotación. Otras dos patentes posteriores retomaron la idea: Charles Elliott desequilibró el propio inducido del motor y Willis Miller colocó en el árbol un peso regulable. Ambos montaron el mango de forma que absorbiera la vibración antes de llegar a la mano.

La industria empleó pares de pesos desequilibrados para sacudir cribas. El principio llegó a la pequeña electrónica con el buscapersonas. Patentes posteriores, entre ellas las de Sholly Kagan y Alvin Feder, describen receptores de radiollamada que vibraban al recibir una llamada; en la de Feder, el peso se abre más hacia fuera cuando el motor gana velocidad. Los diminutos motores vibradores se extendieron a los buscapersonas y luego a los teléfonos móviles, donde se siguen usando mucho. Se alimentan de la misma batería que el resto del aparato, y su motor es un motor eléctrico corriente en miniatura.