Estudio dinámico de un mecanismo de pedal para bombo de batería acústica

En el presente proyecto se estudia la interacción entre un mecanismo de pedal para bombo de batería acústica y su intérprete. Tal mecanismo consiste básicamente de eslabones rígidos y transmisión de movimiento mediante cadena, donde el elemento conducido por el pie (footboard o plataforma) desarrolla dos etapas en el ciclo de operación: avance y retorno. El estudio se basa en un modelo dinámico del pedal logrado por medio del software Working Model, cuyo dato de entrada es el movimiento de la plataforma, el cual se captura experimentalmente. Aquí se considera la técnica heel-up (talón arriba), en la que el pie del baterista presiona el footboard hasta su posición más baja, o carrera de avance, de manera que el beater o mazo se apoya contra la membrana del bombo; un resorte encargado de retornar la plataforma presenta allí su elongación máxima. Durante la carrera de retorno, el baterista retrae el pie del footboard (sin dejar de estar en contacto) y la energía acumulada en el resorte obliga al beater a alejarse del bombo; el resorte presenta entonces su elongación mínima. Se configura así el llamado “ciclo de pedaleo”. En este estudio se caracteriza el movimiento aplicado a la plataforma y la fuerza de contacto pie-plataforma ante la variación del ajuste de tensión del resorte y del tempo o cadencia de pedaleo. Se contemplan dos niveles para la tensión del resorte, denominados “tensión alta” y “tensión baja”, y dos valores de la cadencia de ejecución de la técnica heel-up: 72 y 127 golpes o beats por minuto (BPM). La tensión del resorte se ajusta mediante una deformación de precarga, que se aplica por medio del avance de un tornillo sujeto a un extremo del resorte. Tal avance se logra al girar una tuerca. Para capturar el movimiento de la plataforma se acopla a un mecanismo de pedal un sistema para la adquisición de datos conformado por el sensor giroscópico Pmod Gyro, el dispositivo DAQ (Data Adquisitor) NI myRIO, y el software LabVIEW myRIO 2016 como entorno de programación. Se produjo, entonces, un conjunto de datos de velocidad angular del footboard muestreados durante 0.5 segundos, a una tasa de 800 Hz. Luego, estos datos se usaron para prescribir el movimiento a un actuador rotacional localizado entre el bastidor y la plataforma, en un modelo del mecanismo del pedal construido en el software WorkingModel2D. Un resultado del análisis es el torque asociado a tal movimiento que, por medio de la distancia entre el punto del contacto pie-footboard y su pivote en la base del mecanismo, llevó al cálculo de la fuerza en este lugar. Este valor de fuerza se usó, entonces, para cuantificar la acción del pie del baterista sobre el pedal. Los datos experimentales y de simulación reflejaron que la cadencia del pedaleo y la tensión del resorte tienen un efecto en el movimiento que el pie del intérprete prescribe al footboard, donde hay claras diferencias entre las carreras de retorno y de avance. En la carrera de avance, la aplicación de la fuerza es mayor a una menor tensión del resorte, lo que se puede explicar por la necesidad del intérprete de encontrar retroalimentación del pedal cuando éste retorna con poca fuerza. Además, en esta fase se tienen los máximos valores de velocidad del mazo. La carrera de retorno, por su parte, es de mayor duración, con relativamente poca aplicación de fuerza, y poca variación de la misma. En este sentido, la de avance es significativamente más corta y muestra mayores efectos en la fuerza pie-plataforma por parte de la tensión del resorte y del tempo. Estos resultados se plasmaron en un marco de referencia de tres ejes ortogonales: “fuerza de contacto”, “posición angular de la plataforma” y “tiempo dentro del ciclo de pedaleo”, lo que resulta en una curva en este espacio, que constituye el denominado “mapa de modulación”. Este es un concepto que se desarrolla en este trabajo, y permite la representación gráfica de la interacción entre el intérprete y el pedal. Por otra parte, de los resultados obtenidos también se plantea que un rediseño significativo puede basarse en establecer una regulación sobre la fuerza de resistencia al movimiento del footboard que sea independiente para la carrera de avance. En este trabajo se presenta una elaboración de dicho concepto de diseño y se presenta una simulación que, en efecto, ilustra la posibilidad de lograr tal regulación independiente. Una evaluación más a fondo del concepto obliga al diseño mismo del prototipo – desde el punto de vista de elementos de máquinas – su construcción y su instrumentación, lo que se propone como trabajo futuro

• Autores: Bravo Buitrago, Jaime Andrés
• Tipo de recurso: Trabajo de grado de pregrado
• Fecha de publicación: 2020
• Institución: Universidad Autónoma de Occidente
• Repositorio: RED: Repositorio Educativo Digital UAO
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:red.uao.edu.co:10614/12394
• Acceso en línea: http://red.uao.edu.co//handle/10614/12394
• Palabra clave: Ingeniería Mecánica; Mecanismo; Pedal para bombo; Resorte de tensión; Modelo dinámico; Modulación; Giroscopios; Aceleración (Mecánica); Dinámica de maquinaria; Acceleration (Mechanics); Gyroscope; Machinery, Dynamics of
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