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4.4. Volantes de inercia

Actividad

 Imagen 26. wikipedia. Lic. Creative Commons

Es un elemento 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 este modo, el volante de inercia se opone a las modificaciones violentas de un movimiento rotativo.

Así se consiguen amortiguar las variaciones de velocidad angular. Es decir, su misión es suavizar el flujo de energía entre una fuente de potencia y su carga.

 

Es muy utilizado en los automóviles, en su diámetro exterior el volante dispone de una corona dentada que servirá para la puesta en marcha del motor.

 

Imagen 27. wikipedia. Lic. Creative Commons Imagen 28. castellf1. ©

 

Una cara del volante de inercia sirve de zona de fricción para el disco de embrague, el alineado del embrague en el volante, se consigue mediante pernos-guía o un reborde de fijación. El lado motor dispone de la sujeción sobre el cigüeñal, en el centro del volante de inercia se localiza el cojinete para introducir la punta del eje primario de la caja de cambios.

En la actualidad numerosas líneas de investigación están abiertas para encontrar nuevas aplicaciones de los volantes de inercia. Algunos ejemplos son:
  • Como dispositivos para suavizar el funcionamiento de instalaciones generadoras de energía eléctrica por medio de aerogeneradores eólicos.


Imagen 29. wikipedia. Lic. Creative Commons  Imagen 30. castellf1. ©
  • En el ferrocarril eléctrico son empleados desde hace tiempo un sistema de freno regenerativo que realimenta con la energía extraída del frenado a las líneas de potencia; con el desarrollo de nuevos materiales y diseños se consigue una mayor eficiencia.
  • BMW, desde 2007 comercializa algunos modelos de serie con un sistema llamado Efficient Dynamics que incorpora un sistema que aprovecha la energía de frenado "Brake Energy Regeneration", que se utiliza para recargar la batería del vehiculo sin tener que recurrir constantemente un alternador que mantenga la batería cargada, por lo que ahorra combustible o gana potencia, según se considere.
  • A partir de la temporada 2009 en el campeonato de Fórmula 1 se emplea el sistema KERS, que permite reutilizar la energía que se pierde en forma de calor durante las frenadas, con lo que se logra inyectar picos de energía extra en momentos puntuales. Su funcionamiento es equivalente al de los cochecitos de juguete de los que se arrastran hacia atrás y llevan una rueda que acumula energía, y al liberar el coche, éste sale disparado.

Cuestionario

Pregunta 1. Función esencial del volante de inercia:
¿Cuál es la función esencial del volante de inercia en un motor térmico?
A. Disipar el calor generado por el motor
B. Facilitar la entrada de marchas en la caja de cambios
C. Servir únicamente como punto de anclaje para el motor de arranque
D. Regularizar el giro del motor, absorbiendo y devolviendo energía cinética para compensar las irregularidades de cada ciclo de explosión

Pregunta 2. Tipo de energía acumulada:
El volante de inercia es una pieza maciza que se comporta como un acumulador de energía. ¿Qué tipo de energía acumula?
A. Energía Cinética
B. Energía Potencial Gravitatoria
C. Energía Térmica
D. Energía Química

Pregunta 3. Característica física que permite su función:
¿Qué característica física del volante de inercia permite realizar su función de regulación de la velocidad de giro?
A. Su gran masa y momento de inercia
B. Su diámetro exterior, que debe ser pequeño
C. Su material, que debe ser muy ligero
D. Su forma de disco plano y liso

Pregunta 4. Momento del ciclo que cede energía:
En un motor de combustión de cuatro tiempos, ¿en qué punto del ciclo se cede energía al volante de inercia para ser almacenada?
A. Durante la carrera de Escape
B. Durante la carrera de Admisión
C. Durante la carrera de Compresión
D. Durante la carrera de Expansión (o Explosión)

Pregunta 5. Función adicional del volante:
Además de su función reguladora, el volante de inercia tiene una misión adicional. ¿Cuál de las siguientes es correcta?
A. Distribuir el aceite por el cárter del motor
B. Servir como primera placa de fricción del embrague
C. Conectar directamente el motor a las ruedas
D. Alojar el rodamiento de empuje del embrague

Pregunta 6. Distribución de la masa para regularidad:
El momento de inercia (I) de una pieza giratoria se calcula como la integral de la masa (m) por el cuadrado de la distancia (r) al eje de giro: I=∫r²dm. Para aumentar la regularidad del giro, ¿cómo se debe distribuir la masa del volante?
A. Concentrando la masa cerca del eje de giro
B. Distribuyendo la mayor parte de la masa en la periferia (en el borde exterior)
C. Reduciendo el diámetro total
D. Utilizando un material de baja densidad

Pregunta 7. Volante bimasa:
El volante bimasa (o de doble masa), usado en muchos vehículos modernos, se diferencia del volante rígido en que:
A. Utiliza un muelle o amortiguador entre sus dos partes para absorber mejor las vibraciones
B. Es mucho más ligero y pequeño
C. Se usa solo en motores de dos tiempos
D. Elimina completamente el embrague

Pregunta 8. Mecanismo asociado para poner en marcha el motor:
¿Qué mecanismo o elemento está asociado al volante de inercia y se encarga de poner el motor en marcha inicialmente?
A. El motor de arranque (Bendix o corona)
B. El alternador
C. La bomba de aceite
D. El turbo-compresor

Pregunta 9. Volante en motores con más cilindros:
Un motor con un número mayor de cilindros (por ejemplo, un V8 frente a un 4 en línea) requiere un volante de inercia:
A. Más ligero o con menor momento de inercia, ya que sus ciclos de potencia están más solapados y el giro es más regular
B. Mucho más grande y pesado, pues tiene más piezas
C. Fabricado con cerámica para soportar más calor
D. Con un sistema de enfriamiento especial

Pregunta 10. Inconveniente de un volante excesivamente pesado:
Un exceso de peso en el volante de inercia puede ser beneficioso para la regularidad del ralentí, pero tiene un inconveniente principal:
A. Aumenta la complejidad del sistema de embrague
B. El motor no se calentaría lo suficiente
C. Disminuye la capacidad del motor para ganar o perder revoluciones (peor aceleración y retención)
D. Aumenta el consumo de aceite del motor

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