Almacenamiento de energía con volante de inercia para uso doméstico
Foto: Un antiguo volante de inercia en una máquina de vapor en Think Tank, el museo de la ciencia y la industria de Birmingham (Inglaterra). El volante de inercia es la rueda con radios en la parte trasera. Fíjate en que es un espacio casi vacío con radios largos y una llanta grande y pesada.
Foto: Un volante de inercia típico de un motor de bombeo de gas. El volante es la mayor de las dos ruedas negras con la pesada llanta negra en el centro. Este es uno de los muchos motores fascinantes que se pueden ver en Think Tank, el museo de la ciencia de Birmingham, Inglaterra.
pensar. Lo que realmente significa es que, desde el punto de vista de la energía cinética y el impulso, la masa efectiva de un objeto que gira depende no sólo de la cantidad de masa real que tiene, sino de dónde se encuentra esa masa en relación con el
Obra de arte: Si estás girando lentamente (de pie en una mesa giratoria sin motor o sentado en una silla de oficina), y llevas rápidamente los brazos hacia tu cuerpo, girarás mucho más rápido. Tu momento de inercia disminuye, por lo que tu velocidad debe aumentar para “conservar” tu momento angular (mantenerlo igual).
Volante de la Nasa
Un volante de inercia es una rueda pesada que requiere mucha fuerza para girar sobre su eje. Cuando la rueda está en movimiento a gran velocidad, seguirá girando a menos que la detengas aplicando mucha fuerza. Cuando gira, conserva una gran cantidad de energía cinética que luego utiliza para impulsar un vehículo o una máquina en el momento de arrancar el motor o acelerar.
¿Qué es un volante de inercia en un coche? Explicado técnicamente, el volante de inercia (si es manual) o el plato flexible (si es de transmisión automática) se define como un disco que está atornillado al cigüeñal en la parte trasera del motor. Sirve para muchas cosas:
En su borde exterior hay un anillo dentado que el motor de arranque hace girar para arrancar el motor. Debido a que el disco es grande (en relación con el cigüeñal), esto permite que el motor de arranque tenga más palanca contra el motor.
También sirve para realizar ciertos objetivos del funcionamiento del motor. Aunque los volantes de inercia más grandes requieren más energía para empezar a girar, una vez que están girando ganan más impulso y ayudan a que el motor funcione más suavemente y cambie de marcha más suavemente a altas RPM.
Volante automático
Me acabo de dar cuenta de que no tengo ni idea de cómo la energía cinética (movimiento) del cigüeñal es capaz de hacer girar las ruedas y también de variar la velocidad de las mismas en función de las indicaciones del conductor. Sé que en algún lugar hay un embrague, una caja de cambios y un “diferencial” que permite que las ruedas giren a diferentes velocidades (al tomar una curva, por ejemplo).
Otro elemento de este tipo, al igual que un volante de inercia, es un flexplate. Se trata de una placa fina que conecta el motor con un convertidor de par en las transmisiones automáticas. Aunque proporciona el arranque, la conexión y el equilibrio de un volante de inercia, por sí solo no tiene suficiente masa para proporcionar la inercia de rotación. En este caso, el convertidor de par la proporciona para el motor.
– Entrega de energía a velocidades superiores a la capacidad de una fuente de energía continua. Esto se consigue acumulando energía en el volante de inercia a lo largo del tiempo y liberando la energía rápidamente, a velocidades que superan las capacidades de la fuente de energía.
– Controlar la orientación de un sistema mecánico. En este tipo de aplicaciones, el momento angular de un volante de inercia se transfiere a propósito como un par de torsión al sistema mecánico acoplado cuando se transfiere energía al volante o desde él, haciendo así que el sistema acoplado gire hasta una posición deseada.
Ejercicio del volante de inercia
Un volante de inercia es un dispositivo mecánico que almacena energía en forma de momento de rotación. Se puede aplicar un par a un volante de inercia para hacerlo girar, aumentando su momento de rotación. Este momento almacenado puede utilizarse para aplicar un par motor a cualquier objeto giratorio, normalmente maquinaria o vehículos de motor. En el caso de los vehículos de motor y otros objetos en movimiento, la inercia rotacional del volante puede tener un efecto debido al movimiento giroscópico, resistiendo un cambio en la dirección del vehículo. Si la masa del volante de inercia es significativa en comparación con la masa total del vehículo, el giro y la detención del vehículo son difíciles. Este hecho significa que es necesario un diseño cuidadoso de un volante de inercia para su aplicación en vehículos en movimiento.
La energía total almacenada en un volante de inercia depende de la velocidad de rotación (ω) o de la inercia (I) del volante. Un volante de inercia típico consiste en un cilindro sólido de radio [math]r[/math] y masa [math]m[/math]. El momento de inercia, [math]I[/math], de este tipo de volante viene dado por la ecuación