¿Que es el volante de inercia? Los tipos, como funciona y cómo hacer uno casero

¿Los volantes están experimentando el mismo tipo de evolución que en el pasado las turbinas de agua potable, ahora transformadas en turbinas eólicas de 100 metros de ancho ? A veces, un proceso antiguo puede transformarse en tecnología innovadora con alto valor agregado. Veamos ¿Que es el volante de inercia? Los tipos, como funciona y […]
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¿Los volantes están experimentando el mismo tipo de evolución que en el pasado las turbinas de agua potable, ahora transformadas en turbinas eólicas de 100 metros de ancho ? A veces, un proceso antiguo puede transformarse en tecnología innovadora con alto valor agregado. Veamos ¿Que es el volante de inercia? Los tipos, como funciona y cómo hacer uno casero.

Hoy te vamos a hablar de la volante de inercia. Te vamos a contar qué es, tipos, funcionamiento y cómo hacer uno incluso en caas. Y es que, a pesar de que mucha gente no ha oído hablar de esta pieza, es clave en el normal funcionamiento de un motor.

Qué es un volante de inercia

Empecemos por lo básico: qué es una volante de inercia. También conocido como volante del motor, es una de las piezas más relevantes en un motor. No obstante, es habitual que sólo los profesionales especializados conozcan su funcionamiento. Por tal motivo, no está de más saber algo más de esta pieza, más que nada, por el dineral que nos podemos ahorrar.

Que es un volante de inercia

Obviamente, como indica su nombre, está muy vinculado a la inercia. La inercia es, a modo sencillo, el movimiento relativo que mantiene un objeto, si una fuerza o cualquier otro objeto no actúa sobre él. El ejemplo que nos atañe sería el de un coche que frena de forma brusca y se queda clavado, pero nuestro propio cuerpo se va hacia adelante. Esto es debido a que la inercia de nuestro cuerpo, intenta continuar con el movimiento y la velocidad que llevaba antes del frenado.

El origen del volante de inercia

A pesar de ello, el volante de inercia es mucho más antiguo que el coche. Se usaba, sin ir más lejos, en los tornos de alfareros. Se trata de una rueda dentada, hecha casi siempre de acero, que va ubicada en uno de los extremos del cigüeñal de la caja de cambios. Su función es almacenar la energía cinética que genera el motor y derivarla a las ruedas, ayudando así al movimiento del coche. Es decir, evita que el coche y el motor vayan a tirones.

En las torres de los alfareros se trataba de un disco de madera que regula y facilita el movimiento, que en este caso es dado por el pie del artesano. Muchas máquinas de vapor del siglo XIX fueron equipadas con ellos. En la década de 1920, ciertos tranvías belgas o suizos tenían discos de hierro pesados ??que pesaban más de una tonelada debajo de sus estructuras, lo que les permitía ir de una estación a otra sin corriente. El disco se volvió a poner en movimiento mediante la conexión a la red eléctrica en cada estación. En una escala muy pequeña, los juguetes de fricción usan el mismo principio.

El almacenamiento inercial es objeto de nuevos desarrollos en la actualidad. El almacenamiento de electricidad se ha convertido en un problema estratégico para responder a la intermitencia de la energía eólica y solar. Los avances tecnológicos en materiales y motores permiten sistemas más compactos y eficientes.

Tipos de volantes de inercia

En la actualidad, son dos los tipos de volantes de inercia que más se comercializan: de una sola masa o bimasa.

  • Volante de inercia de una sola masa – Es el más común, de momento. Es de una sola masa porque su composición es de una sola pieza de gran tamaño, forma circular y con un perímetro dentado. Este perímetro es el que va engarzado al motor de arranque y el que sirve de unión con el motor del coche.
  • Volante de inercia bimasa – Los volante de inercia bimasa, poco a poco, irán sustituyendo a los de una sola masa. El motivo es que son más completos y efectivos. Cuentan con dos elementos redondos, la pieza de una sola masa pero, además, un elemento de amortiguación con muelles. Los muelles favorecen que las vibraciones que genera el motor vayan a la caja de cambios y puedan afectar al normal funcionamiento del vehículo. Es decir, absorben las vibraciones del motor en dos puntos.

Cómo funciona una volante de inercia

¿Cómo funciona una volante de inercia? La realidad es que el funcionamiento es de lo más sencillo. Física pura. La rueda dentada que hace el trabajo es una pieza de gran peso. El motivo de este peso es que va a recibir toda la fuerza cinética del motor y debe asimilarla y transferirla a la ruedas, por lo que debe ser resistentes y duras.

Y es que, sin la presencia de esta pieza, las vibraciones giratorias serían transferidas a la conducción, provocando un molesto traqueteo y oscilaciones de resonancia. Estas oscilaciones son los ruidos extraños que, de vez en cuando, escuchamos en el coche y que, de pronto, desaparecen. Si no lo hacen, no sólo perderíamos calidad en la conducción, sino que el coche sufriría un deterioro mucho mayor al estipulado.

Pero, ¿cómo funciona una volante de inercia para eliminar estas vibraciones? Lo hace a través de dos masas. La primera gira a favor de motor, mientras que la segunda lo hace en consonancia con la transmisión. Ambas están unidas a través de los amortiguadores que dan margen para que entre ambas haya una oscilación de ángulo de amplio rango. Es en ese punto en el que las vibraciones son expulsadas o convertidas en potencia para las ruedas.

Generalmente tiene la forma de un cilindro hermético, en el que se ha creado el vacío para eliminar la resistencia del aire. El volante de inercia actual a menudo está hecho de nuevos materiales (fibra de carbono o vidrio, kevlar) que resisten mejor que los metales tradicionales a velocidades muy altas. Estos superan las 10.000 revoluciones por minuto, con levitación magnética para reducir la fricción.

Cuando el volante gira a su velocidad máxima, su energía cinética se recupera utilizando el motor como generador de electricidad, lo que reduce gradualmente la velocidad de rotación.

No obstante, el volante de inercia también tiene otro tipo de funciones. Por ejemplo, en su estructura pueden ir grabadas referencias del fabricante o del mecánico para conocer el reglaje recomendado. Así, cualquiera que lo manipule, sabrá el nivel exacto de distribución de la pieza para su correcto funcionamiento.

Por otro lado, en el cómo funciona una volante de inercia debemos sumar una tercera función: el apoyo al arranque. La volante de inercia es un elemento de ayuda al motor de arranque eléctrico, que es quien inicia también la volante. Ésta, por su parte, inicia el cigüeñal y le da potencia para que haga sus primeros ciclos de expansión y el motor comience a funcionar. Si el motor de arranque tuviera que hacer solo todo este proceso, habría que cambiarlo cada dos meses.

Ventajas y desventajas del volante de inercia

Las ventajas

  • una alta eficiencia ya que se puede restaurar el 80% de la energía absorbida,
  • una puesta en marcha y luego una restitución de energía muy rápida,
  • no contamina y tiene una vida útil muy larga.

La desventaja

  • Tiempo de almacenamiento limitado, alrededor de 15 minutos. Por lo tanto, requiere un uso muy rápido y puntual.

Por lo tanto, el almacenamiento inercial se utiliza principalmente para regular y optimizar un sistema, y ??no para garantizar una larga autonomía, como baterías o turbinas hidráulicas.

El volante de inercia en los trenes

El gran peso de los trenes subterráneos significa que liberan mucha energía al frenar y absorben también al acelerar. Varias redes (Hannover, Hamburgo, Los Ángeles, Rennes) utilizan almacenamiento inercial.

En Rennes, por ejemplo, se instaló una especie de trompo grande de 2,5 toneladas en el centro de una línea de 8 km. Cuando un tren se desacelera, la energía de frenado, en lugar de ser disipada como calor , es transformada por el motor del volante de inercia.y transportada por el cable de línea, aumenta la velocidad de rotación del volante. Cuando un tren vuelve a arrancar, recupera la energía del volante. La buena sincronización del tren y un sistema digital «inteligente» permiten que los flujos de energía estén bien coordinados.

Desarrollado por la compañía Keolis que opera el metro, el proyecto, con un costo total de € 260,000 sin impuestos, fue financiado por Rennes Métropole. Las diversas operaciones llevadas a cabo para ahorrar energía en el metro Rennes Métropole ahorran el equivalente al consumo de electricidad en 150 hogares por año.

El metro de Rennes ahorra alrededor de diez días de consumo durante el año.

Sistemas en automóviles

En vehículos pequeños, el almacenamiento se enfrenta a la cuestión del tamaño y el peso del volante. Los sistemas pueden aumentar la potencia de los motores, con la rotación de cilindros de unos pocos kilos a velocidades muy altas (60,000 revoluciones por minuto). Aplicados principalmente a la Fórmula 1, permiten que el conductor tenga potencia adicional, por ejemplo, al salir de las curvas.

Regulación de redes eléctricas.

El almacenamiento de energía que provoca el volante de inercia almacena energía cinética y luego la libera, en unos 15 minutos, en forma de electricidad.

Los volantes a veces se usan para mantener la estabilidad de las redes eléctricas, evitando caídas de voltaje. La ciudad de Nueva York, por ejemplo, tiene una modesta planta de energía (20 MW), pero que, gracias a 200 volantes de inercia, puede restaurar suficiente energía en unos segundos para ayudar a mantener un suministro de energía.

El mismo principio se utiliza a pequeña escala, en nichos de mercado, por ejemplo para garantizar la seguridad de la sala de operaciones de un hospital o una sala de ordenadores. Si el corte de la red se prolonga, el almacenamiento por inercia también permite esperar la puesta en marcha de otros medios más potentes de producción eléctrica, por ejemplo, un generador diesel .

Cómo se hace una volante de inercia en casa

Por último, te vamos a mostrar cómo se hace una volante de inercia. Obviamente, no uno de fundición, sino uno rudimentario de madera. Su uso es similar, pero sus aplicaciones algo más modestas. El objetivo es aprovechar la energía cinética y usarla en nuestro favor.

Para ello, se puede buscar una piedra redonda con un agujero en el centro. O bien un tronco, con el mismo orificio central. Eso sí, cuanto más pese, mejor, pues podrá almacenar más energía. Eso sí, mucho ojo si el trozo de tronco que cogemos tiene grietas, pues podría romperse y herirnos gravemente. Recuerda que va a ser un acumulador de energía y que si sale disparada hacia ti, el dolor será tremendo.

A continuación, atravesamos el orificio con un palo, al que haremos un agujero en la parte superior. A su vez, cogemos un trozo de madera, con un agujero similar, y lo introducimos a medio camino entre el palo y el tronco. Por último, hacemos dos pequeños agujeros en los laterales del trozo de madera, por los que pasaremos una cuerda fina pero resistente. Ésta irá atada a la parte superior del palo, y a la inferior del tronco.

Y ya lo tenemos la idea es que cuando comencemos a girar la volante de inercia casera, la energía cinética nos ayude a girar al otro lado y comience así una rueda en la que haremos mucho menos esfuerzo que sí fuera solo por nuestra cuenta.

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