Puedo imaginar muchos análogos mecánicos de fluidos que emulan lo que hace un inductor con electrones y luego extienden esas analogías a dos inductores conectados, pero las relaciones simples entre voltaje, corriente e impedancia, se vuelven mucho más complicadas con la presión, la velocidad de flujo y la “impedancia” para fluir. Los inductores son dispositivos electrónicos que se utilizan por su capacidad para realizar transformaciones complejas específicas que resultan en reactancia, no solo resistencia. La inductancia compleja es una medida de cómo se comportan estos dispositivos electrónicos en un campo oscilante y, por lo tanto, es una función de la frecuencia a la que se realiza la medida. En fluidos, se pueden imaginar dispositivos analógicos dinámicos que realizan una función similar para fluidos líquidos o gaseosos. Me limitaré a los análogos líquidos (incompresibles) en esta respuesta a su pregunta.
Como ya sabe, los inductores convierten una forma de energía (flujo de corriente) en otra (fuerza magnética) y luego la restauran a su forma original. En los circuitos de CC, un inductor parece ser un cortocircuito, pero en los circuitos de CA, un inductor interrumpe el flujo instantáneo de electrones y parece ser una impedancia al flujo de corriente alterna con una impedancia que aumenta con la frecuencia creciente de la CA. Entonces, un análogo a este tipo de dispositivo eléctrico sería un dispositivo fluídico que convierte el flujo mecánico de corriente en otra forma de energía, como la fuerza mecánica o el momento angular.
Dos de estos dispositivos mecánicos de fluidos que realizan la conversión que emula la de un inductor simple, podrían ser a) un pistón que está acoplado a un resorte, o b) una rueda de pelton (turbina) acoplada a un volante. En el primer ejemplo, los cambios en la presión del fluido contra el pistón se convierten en cambios en la energía mecánica almacenada en la compresión del resorte. En el segundo ejemplo, los cambios en el caudal del fluido se convierten en cambios en la energía almacenada en el momento angular del volante. La energía para superar la resistencia inicial al flujo instantáneo de fluido emula la resistencia electrónica al flujo instantáneo de electrones a través de un inductor.
Un transformador es simplemente dos inductores que están unidos entre sí, de modo que la forma de energía convertida se acopla y la conversión de corriente en energía electromagnética de nuevo a corriente aísla un circuito de otro. Por lo tanto, un dispositivo dinámico de fluido que emula un transformador realiza una función similar donde el flujo de fluido se convierte en una fuerza mecánica que se acopla a otro dispositivo dinámico de fluido similar que luego convierte la fuerza mecánica de nuevo en un flujo de fluido.
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Ahora analicemos cómo hacer que los dos dispositivos mecánicos de fluidos discutidos anteriormente que emulan inductores, se comporten como transformadores:
a) Si un pistón con un área de superficie está acoplado mecánicamente a un segundo pistón con una segunda área de superficie (o mediante un enlace mecánico que aumenta la ventaja mecánica de un segundo pistón con la misma área de superficie), entonces el comportamiento del nuevo El dispositivo dinámico de fluido acoplado emula un transformador.
b) Si una rueda Pelton, rueda de agua o turbina está acoplada a una segunda rueda Pelton a través de un eje común, entonces el dispositivo dinámico de fluido combinado emula un transformador electrónico. En esta situación, la energía del flujo dinámico del fluido se convierte en un momento angular que luego se convierte nuevamente en flujo de fluido. La emulación de la conversión ascendente se logra cambiando el diámetro de la segunda rueda, o cambiando el área de superficie que barren las paletas de la segunda rueda pelton, o uniendo mecánicamente las dos ruedas del mismo tamaño a través de un engranaje que cambia la ventaja mecánica. Por ejemplo, el análogo de conversión ascendente de aumento de voltaje a aumento de corriente se logra en el ejemplo dinámico de fluido, ya sea cambiando el diámetro de la rueda aguas abajo, o el acoplamiento de una rueda del mismo diámetro al engranaje que aumenta la velocidad radial de la segunda rueda .
Lo que “se rompe” en estos análogos es que el flujo de fluido no puede emular completamente el flujo de electrones. Los electrones no cambian de fase (líquido a gas) y la relación de corriente a voltaje es lineal, donde la relación del flujo dinámico del fluido con la presión no es lineal (término cuadrado).
