Volante de inercia
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Volante de inercia. Es básicamente, un sistema de almacenamiento de energía mecánica. Su principal característica frente a otros sistemas es la capacidad de absorber y ceder energía en poco tiempo. Es adecuado para sistemas mecánicos de ciclo energético discontinuo donde el periodo de tiempo sea muy corto, por lo que, tradicionalmente, se ha utilizado en motores y compresores alternativos, prensas y troqueladoras, etc.
Sumario
Historia
Está presente ya en el período neolítico, en los husos para hilar, y también en los tornos de los alfareros. Ejemplos más recientes históricamente hablando son el caso del artesano alemán Theophilus PresByter (años 1070 a 1125) y el ingeniero andaluz Ibn Bassal (años 1038 a 1075). Al parecer de una forma u otra, el volante de inercia siempre ha estado presente de una manera u otra entre nuestros instrumentos mecánicos desde que aprendimos a utilizarlos
Funcionamiento
Una de las partes constitutivas de un coche y que es desconocido por muchos, pese a su vital importancia, es el Volante Motor, encargado de acumular inercia y regularizar el movimiento del motor en todo su funcionamiento. Básicamente consiste en una rueda bastante pesada, generalmente de fundición o acero, que es colocada en el extremo del cigüeñal más próximo a la caja de cambios, montada utilizando tornillos autofrenables que son descentrados para evitar errores en su colocación. El volante cuenta con el Entrante, la parte más importante del conjunto, que funciona como una especie de soporte para el embrague, lo que supone como una especie de control de la caja de cambios, haciéndo que ésta funcione o no de acuerdo al accionamiento del mismo. El volante posee una llanta, donde se suelen grabar referencias que son verificadas por el mecánico en el momento del reglaje de la distribución y en el encendido. En toda su perfieria, para poder engranar el piñón del motor de arranque (también conocido como “automático”) esta pieza lleva un aro completamente dentado. Estos elementos mecánicos son necesarios pues en la mayor parte de las máquinas motrices, el trabajo producido por la expansión del vapor, por la explosión o por la combustión de las mezclas de hidrocarburos, es transmitido por un mecanismo biela-manivela a un árbol animado de movimiento continuo (piénsese por ejemplo en una locomotora de vapor o el motor de un automóvil). Las diferentes fases de los ciclos motores no tienen la misma importancia en cuanto a la producción de energía; además el mecanismo biela-manivela no garantiza un par constante.
Representación matemática
El volante, cuyo movimiento se mide mediante la coordenada angular θ, posee un momento de inercia I. Un momento de torsión de entrada Ti, correspondiente a una coordenada θi, hará que aumente la velocidad del volante. Y un momento de torsión de carga o salida T0, con la coordenada correspondiente θ0, absorberá energía del volante y hará que pierda velocidad.
Diseño
Por lo general el volante consiste en una rueda o un disco, de fundición o de acero, calado en el árbol motor, y cuyas dimensiones están calculadas de acuerdo con las características generales del sistema del que forma parte. En los motores de avión, la misma hélice hace las veces de volante de inercia.
Aplicaciones
- Si la carga es una prensa punzonadora, la operación de punzonado propiamente dicha
requiere energía sólo durante una fracción de su ciclo de movimiento.
- Si la fuente de potencia es un motor de cuatro ciclos y dos cilindros, sólo proporciona energía durante aproximadamente la mitad de su ciclo de movimiento.
En la actualidad, se llevan a cabo investigaciones sobre nuevas aplicaciones que comprenden el uso de un volante:
- Para absorber la energía de frenado de un vehículo y poder suministrarle posteriormente energía de aceleración.
- Como dispositivos para suavizar la energía en aparatos eléctricos, así como en instalaciones generadoras de energía eléctrica mediante la energía solar o la fuerza del viento.
- Los ferrocarriles eléctricos han utilizado desde hace mucho el llamado frenado de regeneración, alimentando la energía de frenado nuevamente a las líneas de potencia; pero los nuevos materiales, más resistentes, hacen que la utilización del volante para tales fines sea ahora más factible.
