Volante de inercia

Volante de inercia
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Volante de inercia en una antigua forja en Witten (Alemania).

Volante de inercia usado en diversos turismos de fabricación europea.
En mecánica, un volante de inercia o volante motor es 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 porinercia 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 consiguen reducir 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 búsquedade nuevas aplicaciones de los volantes. Algunos ejemplos de dichos usos son:
* Absorber la energía de frenado de un vehículo, de modo que se reutilice posteriormente 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 eléctricasindustriales.
* En los ferrocarriles eléctricos que usan desde hace mucho tiempo un sistema de freno regenerativo que alimenta la energía extraída del frenado nuevamente a las líneas 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] Introducción
A 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
es la velocidad angular, yes 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 sistemas simplificados:
* El momento de inercia para un cilindro sólido es: ,
* para un cilindro de pared delgada: ,
* y para un cilindro de pared no-delgada: .
* y para un cilindro coneje de rotación perpendicular a la generatriz pasando por el centro de la longitud:
donde m denota la masa, r denota el radio y L denota la longitud del cilindro.
[editar] Volante de Inercia simplificado
Estudiemos ahora el comportamiento físico de un volante de inercía desde un punto de vista simplificado:

Esquema simplificado de un Volante de inercia

Sea:
el momento de inercia delvolante.
la coordenada de posición del volante.
el momento de torsión de entrada correspondiente a una coordenada .
el momento de torsión de salida correspondiente a una coordenada .
la velocidad angular de entrada correspondiente a una coordenada .
la velocidad angular de salida correspondiente a una coordenada .
Tomando arbitrariamente como positivo y como negativo, obtendremos la siguienteecuación 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.
En general, y pueden depender tanto de los valores de y como de...