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Un volante de inercia o Volante Motor es, en mecánica, un elemento totalmente pasivo, que únicamente aporta al sistema una inercia adicional de modo que le permite almacenar energía cinética. Este volante continúa su movimiento por inercia cuando cesa el par motor que lo propulsa. De esta forma, el volante de inercia se opone a las aceleraciones bruscas en un movimiento rotativo. Así se consiguenreducir las fluctuaciones de velocidad angular. Es decir, se utiliza el volante para suavizar el flujo de energía entre una fuente de potencia y su carga. En la actualidad numerosas líneas de investigación están abiertas a la búsqueda de nuevas aplicaciones de los volantes. Algunos ejemplos de dichos usos son:

Absorber la energía de frenado de un vehículo, de modo que se reutiliceposteriormente en su aceleración.(KERS)
Como dispositivos para suavizar el funcionamiento de instalaciones generadoras de energía eléctrica mediante energía eólica y energía fotovoltaica, así como de diversas aplicaciones eléctricas industriales.
En los ferrocarriles eléctricos que usan desde hace mucho tiempo un sistema de freno regenerativo que alimenta la energía extraída del frenado nuevamente a laslíneas de potencia; con los nuevos materiales y diseños se logran mayores rendimientos en tales fines.

Contenido [ocultar]
1 Comportamiento físico
1.1 Introducción
1.2 Volante de Inercia simplificado
2 Nuevos Materiales
3 Contexto
4 Diseño
5 Aplicaciones
6 Referencias
7 Véase también
8 Enlaces externos


[editar] Comportamiento físico[editar] IntroducciónA modo de breve introducción,veamos qué aspecto presenta la fórmula de la energía almacenada en un rotor como energía cinética, o, más concretamente, como energía rotacional:

donde

ω es la velocidad angular, y
I es el momento de inercia de la masa sobre el eje de rotación.
Veamos ahora unos pocos ejemplos de momentos de inercia que nos pueden ser de utilidad a la hora de realizar sencillos cálculos para sistemassimplificados:

El momento de inercia para un cilindro sólido es: ,
para un cilindro de pared delgada: ,
y para un cilindro de pared no-delgada: .
donde m denota la masa, y r denota el radio.

[editar] Volante de Inercia simplificadoEstudiemos ahora el comportamiento físico de un volante de inercía desde un punto de vista simplificado:


Esquema simplificado de un Volante de inercia

Sea:I el momento de inercia del volante.
θ la coordenada de posición del volante.
Ti el momento de torsión de entrada correspondiente a una coordenada θi.
T0 el momento de torsión de salida correspondiente a una coordenada θ0.
la velocidad angular de entrada correspondiente a una coordenada θi.
la velocidad angular de salida correspondiente a una coordenada θ0.
Tomando arbitrariamente Ticomo positivo y T0 como negativo, obtendremos la siguiente ecuación para el movimiento del volante:

o lo que es lo mismo,

Es decir, una ecuación diferencial de segundo orden que podemos resolver aplicando las técnicas apropiadas (tanto para ecuaciones diferenciales lineales como no lineales) una vez conocidas la funciones de variación de los momentos de torsión de entrada y salida.
Engeneral, Ti y T0 pueden depender tanto de los valores de θi y θ0 como de los valores de ωi y ω0. No obstante, normalmente el momento de torsión depende únicamente de uno de los dos parámetros, siendo frecuentemente ω el decisivo. De hecho, los fabricantes de motores eléctricos por ejemplo, hacen públicas para cada uno de sus diferentes modelos de motor, una serie de gráficas en la cuales se recogen lacaracterísticas de el par motor y de la velocidad.

En un análisis menos exhaustivo del sistema formado por el volante, podríamos suponer que el eje es rígido a torsión y en consecuencia tomar:
θi = θ0 = θ

por consiguiente la ecuación anterior quedaría simplificada del siguiente modo,

No obstante, en la práctica no resulta de gran interés conocer los valores instantáneos de la variables...
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