Cuáles son las funciones de un volante de inercia de un motor?Escrito por richard rowe | Traducido por carlos f. fava

Los grandes volantes como este almacenan energía de la misma manera que lo hace el del automóvil.

steam driven fly wheel. image by mdb from Fotolia.com

Ese gran disco de acero que gira detrás del motor de tu automóvil puede parecer algo simple, pero su función es bastante compleja. El volante de inercia funciona según uno de los principios más simples del mundo de la física: los objetos que se encuentran en movimiento, tienden a permanecer en movimiento. El volante ayuda al motor a funcionar de manera más suave, prolongar su vida útil y acelerar de manera más fácil cuando el vehículo se encuentra detenido.

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Superficie de fricción para el embrague

Solo los automóviles con transmisión manual utilizan volantes de inercia (los que tienen transmisión automática utilizan discos de presión y una turbina convertidora de par, que almacenan energía inercial de la misma manera que un volante).El espacio amplio y liso del volante lo convierte en una superficie de fricción ideal. Cuando el embrague se encuentra acoplado (transmitiendo la fuerza del motor a la caja de velocidades), un potente resorte presiona su disco de fricción contra el volante. Una vez que el embrague se encuentra presionado contra el volante, se requiere una fuerza de giro enorme para que ambas piezas se deslicen entre si.

Suavidad del motor

El volante de inercia se define por su peso. Mientras gira, el volante actúa como una especia de batería, almacenando la energía cinética del motor para ser utilizada de manera posterior. Esto puede resultar útil en motores de gran desplazamiento de cualquier tipo (más grandes que un cuatro cilindros de 2,0 L, un seis cilindros de 3,5 L ó un V8 de 5,0 L), que tienden a vibrar más con cada detonación de los cilindros. Si no fuera por el volante, el cigüeñal del motor se encontraría acelerando y desacelerando constantemente, lo que produciría fuertes vibraciones a altas RPM.

Fiabilidad

Las vibraciones a altas velocidades destruirían rápidamente el motor si no fuera por el volante de inercia. Un cigüeñal vibrando golpear las bielas y los rodamientos hasta hacerlos añicos e impone un esfuerzo demasiado grande en los pernos. Los automóviles de carrera utilizan volantes de inercia muy livianos para aumentar la aceleración, pero sus motores se desarman frecuentemente para revisar y reemplazar los rodamientos.

Prevencion del paro

Un problema común de los motores con volantes livianos es que tienden a pararse múy fácilmente. Los altamente exigidos motores de Fórmula 1, por ejemplo, con un volante prácticamente nulo, no pueden mantenerse en marcha a menos de 3.000 rpm y se paran si se acopla una marcha a menos de 5.000 rpm. En el otro extremo del espectro, los camiones de remolque diésel. poseen volantes que pesan más de 50 libras (23 kg), lo que significa que es casi imposible lograr parar sus motores con menos del 90 por ciento del embrague acoplado. Los volantes pesados mantienen la inercia del motor, lo que te da un poco más de libertad al colocar una marcha.

Engranaje del encendido

Además de sus contribuciones dentro de la dinámica del motor, los volantes también ayudan en la puesta en marcha del motor. Casi todos los volantes de inercia poseen una corona o dientes a su alrededor, lo que les da el aspecto de un enorme engranaje. Al darle marcha al motor, el piñón del motor de encendido acopla la corona del volante. La relación

entre el pequeño piñón y la gran corona del volante le da al motor de encendido una fuerza de giro mucha mayor de la que tendría si tuviera que accionar directamente el cigüeñal.

El volante motor es un disco que está unido al cigüeñal del motor de un coche. Tiene por objeto mantener uniforme el movimiento de rotación de este último.

Cigüeñal y volante motor de un coche. El cigüeñal gira debido al movimiento de los pistones y volante motor es el disco que se acopla en el extremo del cigüeñal, como se observa en la parte

derecha de la figura.

Un motor consta de varios cilindros que no actúan de forma simultánea. En su movimiento de subida y bajada ejercen un momento de fuerzas sobre el cigüeñal que le producen una rotación. La aceleración angular de un sólido es proporcional al momento de las fuerzas que actúan sobre él, siendo la constante de proporcionalidad el inverso de su momento de inercia. Por tanto, para conseguir que un sólido mantenga una rotación lo más uniforme posible hay que hacer que su aceleración angular sea pequeña o, lo que es lo mismo, que su momento de inercia sea grande.

Por su parte, el momento de inercia es proporcional a la masa del sólido y al cuadrado de su radio de giro. Aumentando solamente la masa del cigüeñal podríamos conseguir una aceleración angular menor, pero a costa de aumentar el peso del vehículo.

La manera más eficiente de aumentar el momento de inercia de un sólido en general consiste en aumentar su radio de giro. Por ello el volante motor tiene forma de disco: a igual masa, el momento de inercia de un cuerpo con radio mayor es más grande.

En la figura anterior se observa que, si aumentamos el radio de un disco, su momento de inercia aumenta más que si duplicamos su masa.

La función del volante de inercia es disminuir las fluctuaciones de velocidad en el momento en que no existe par motor, así, el giro del motor se hace más continuo. Las dimensiones del volante van a depender del nº de cilindros con respecto a la cilindrada, quiero decir, un motor de 6 cilindros con 3000cc va a tener un volante más pequeño que un 4 cilindros de 3000cc. Debido a las dimensiones del volante, éste, contiene a la "cercha" que permite el engrane con el motor de partida, tambien se aperna a éste la prensa de embrague.Los motores con caja automática no tienen volante de inercia, tienen una placa apernada al cigueñal que contiene a la cercha para el arranque y el convertidor de torque de la caja automática, por lo que no cumple la función de volante.Los volantes presentan problemas de alabeo que se reflejan con los sintomas del primer punto que comentó ricardoce. sl2

Cuando decimos que vale o no debemos hablar de cos conceptos:1.- Que vale porque mecánicamente se ajusta al eje. Bajo este concepto el volante de un .10 sirve para .12 , .15 y .18.

2.- Podemos decir que vale, ademas de por que se ajusta, porque sirve para la función que tiene. Almacenar energía entre explosión y explosión para que el motor siga girando.

Si ponemos un volante de menos peso (menor momento de inercia = menor almacenamiento de energía) el motro acelerará más rapido pues toda la energia generada por la conbustíon irá a las ruedas.

Si ponemos un volante muy pesado, entoces al acelerar metemos energía cinética al volante y a la vez a las ruedas, luego acelera más lento.

¿Entonces para que lo ponemos?

Depende de lo suabe y estable que quieras que marche el motor. Si wl volante es grande relantizará perefecto y a bajas revoluviones. El motor será suave y aunque le falte en algún momento conbustible en un aceleron o similar seguirá rodando.

Conclusión:Un motor de competición llevará el volante mínimo (hay que ensayar)Un motor de iniciación llevará un volante ligeramente pesado para que sea más fácil de manejar.

(PD: si ves los volantes usados en motores marínos, dondel a aceleración no es tán importante como en coches, verás que son enormes (en peso = Mto de inercia)

Almacenamiento de energía mediante volante de inerciaPosted on 8 abril, 2013 by DiegoGV

Un método de almacenamiento de energía consiste en el empleo de un volante de inercia, conservando así la energía en forma

mecánica -cinética-. El empleo de volantes de inercia puede ser una solución a la problemática que supone el almacenamiento de energía eléctrica.

El volante de inercia se trata de un disco metálico, que comienza a girar cuando se le aplica un par motor. Una vez está girando, se frena cuando se somete a un par resistente. La ecuación de energía almacenada es la siguiente:

E = Energía almacenada I = momento de inercia, que es función de la masa y la distancia al eje de giro. ω = velocidad angular

Por tanto, a mayor masa ubicada a mayor distancia del centro de giro, mayor energía almacenada. Como la velocidad angular está al cuadrado, resulta más rentable incidir en tratar de elevar el número de revoluciones antes que aumentar la masa o las dimensiones para alcanzar una mayor energía almacenada.

Además, los volantes de inercia permiten que la transferencia energética sea muy rápida (frente a baterías químicas, por ejemplo, que debido a las propiedades químicas de los elementos que están compuestas requieren de un cierto tiempo de carga y descarga), de manera que ha sido utilizado en ciclos mecánicos de requerimiento energético discontinuo, tal como motores y compresores alternativos, prensas, troqueladoras, etc.

También son empleados como elementos para suavizar la rotación de un eje, pudiendo así regular la generación eléctrica en centrales, por ejemplo. También se utilizan como frenos regenerativos en vehículos, generalmente eléctricos (aprovechan la energía de la frenada del vehículo).

Hablando a gran escala, la hipótesis es, la posibilidad de emplear volantes de inercia de grandes dimensiones para así conseguir almacenar la energía eléctrica excedente en un

momento determinado del día para así disponer de ella cuando sea necesario. Cuando la energía eléctrica generada sea mayor que la demandada, entonces se empleará para ejercer par motor sobre el volante de inercia y éste comenzará a girar, y gracias a la inercia del mismo y a un bajo rozamiento -o nulo, empleando cojinetes magnéticos-, será posible conservar la energía y utilizarla más tarde. El empleo de almacenadores de energía permite una mayor flexibilidad a la hora de ajustarse a la demanda.

Resulta una manera limpia y sencilla de almacenamiento de energía, aunque evidentemente, la viabilidad del empleo de volantes de inercia depende de algunos factores tales como el número de ciclos de vida, los costes de fabricación y explotación, los materiales empleados, etc.

- See more at: http://nosoloingenieria.com/almacenamiento-energia-volante-de-inercia/#8321

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Los motores de explosión están desequilibrados tanto dinámica como estaticamente. Para paliar ese desequilibrio se instalan los volantes de inercia, éstos son acumuladores de movimiento, es decir, se cargan con el giro del motor y permiten un funcionamiento más estable en el giro. Al reducir la inercia el motor acelerará con más alegrÃ*a y subirá mejor de vueltas. La desventaja es en comodidad. Al soltar el acelerador caerá más bruscamente de vueltas, retendrá mucho en las bajadas, etc. Con lo cual tendrás un mayor consumo. Para competir es ideal ya que compensa en una una mayor retención (para frenar). Puede que si te pasas tengas que subir el régimen de ralentÃ* y tener cuidado al reducir.Yo le veo ventajas para correr para el dia a dia es otra cosa.No obstante ojo al mecanizar, ya que puede que algunas zonas del volante estén templadas (no lo se) y si debilitas según que partes podrÃ*a romperese o fisurarse con el consecuente destrozo. Y además, si no me equivoco, el disco del embrague actúa ahi, Ojo.Existen volantes de sustitución aligerados de acero más resistente...Aunque no puedo hablar más de eso, no tengo experiencia.

adjunto les dejo otro copy paste con los comentarios... espero nos ayude a tener un buen concepto, 

Alivianar el volante

Este link http://www.uucmotorwerks.com/flywheel/how_a_lightweight_flywheel_works.htm (http://www.uucmotorwerks.com/flywheel/how_a_lightweight_flywheel_works.htm) 

CONTIENE un analisis mucho mas profundo de la verdadera historia detras de el peso del volante de

inercia. 

Esta en ingles, pero como estoy de vago aqui va la INTERPRETACION EJJEJE:

La mayoria de la gente normalmente esta en una de las dos escuelas que sostienen teorias sobre alivianar el volante de inercia, unos dicen que no aumenta los HP y otros dicen que si... BUENO ambos tienen razon, si hablamos meramente de numeros.

Si medimos en un dinamometro la potencia de un motor con el volante de inercia alivianado y lo comparamos contra la medicion de un motor con el volante stock, no existe diferencia, y uno podria pensar, que el gasto que hizo fue en vano, eSTE NO ES EL CASO, veamos que es lo que pasa: Un Dinamometro que muestra la potencia maxima de un motor en revoluciones constantes no muestra lo que realmente pasa en circunstancias de la vida real como ser.. ACELERAR!! si un motor es acelerado en un dinamometro mostrara una potencia maxima menor que la real en un 20-25% menos que cuando es medido en revoluciones constantes. 

La razon de este hecho es el peso que el motor tiene que mover mientras acelera, este es el peso de las partes internas del mismo, y en consecuencia este esfuerzo extra es absorbido por el peso de las partes internas. Es importante recordar tambien que la velocidad de aceleracion es mucho mayor en las partes internas del motor que en las demas partes movibles del auto. Esto sugiere que si se aliviana el peso del volante de inercia, este esfuerzo que se le resta al motor podria ser utilizado para mover el auto en si.... 

Podria hasta parece increible que el quitar unos cuantos kilos del volante de inercia pueda ayudar a mover una masa de mas de 1400 kgs, pero es realmente notable y el secreto esta en la transmision y la caja....Todos nosotros sabemos que la caja es simplemente un conversor de torque mecanico que ayuda al motor a tener mas "palanca" para mover el auto... reduciendo asi virtualmente el peso que el motor tiene que mover para que el auto "ande". Por ejemplo se sabe que el motor solo "ve" 125 kgs de peso en el auto cuando esta en primera!! PERO EL PESO DE LAS PARTES INTERNAS DEL MOTOR SE MANTIENE CONSTANTE EN UNOS 23 KGS APROXIMADAMENTE. Las tablas a continuacion muestran el analisis de esta perdida virtual de peso que se da cuando se aliviana el volante de inercia en un BMW M3. Matematicamente. (OJO NO PUEDO TRADUCIR LAS TABLAS, Pero son BASTANTE AMIGABLES JEJEJ VEANLAS EN EL LINK!! )

Luego de ver estas tablas es mucho mas facil de verificar cuanto realmente se gana alivianando el volante de inercia. Se reduce el peso del auto efectivamente (virtualmente) en un 10% cuando uno esta en primera y sin el peso del volante de inercia.....A medida que se van haciendo los cmabios ha las siguientes cajas, este beneficio se reduce. Siendo esto perfecto para aceleraciones y DRAG!!, Los calculos incluyen el diametro del volante de inercia y los pesos que se ha ahorrado respectivamente con cada uno de ellos en sus respectivas cajas. 

AHORA CONSIDERANDO QUE POR CADA 10 LBS (5 KGS APROX) DE REDUCCION DE PESO EN UN AUTO SE GANA UN HP EFECTIVO SE VE LA ULTIMA TABLA QUE MUESTRA CUANTOS HP EN REALIDAD SE GANA CON SOLAMENTE ALIVIANAR EL VOLANTE DE INERCIA!!!!I IMAGINEN MAS DE 30 CABALLITOS CORRETEANDO EN EL TORNERO O BIEN EN EBAY!! AJJAJAJA

ahi tienen ESE FUE EL VERDICTO FINAL... QUE DICEN???

ComentsBuena info Cid!!!!! vez pero en primera tendras 30hps mas y en segunda menos y asi sucesivamente........

Con el Auto del ber nos dimos cuenta de eso un 6 cilindros en linea tiene mucho mas final q un 4 en linea si q con la alivianada de volante del sky del ber ( Prueba comprovada) salia como un animal mejoro muchisimo la reaccion! pero sus maravillosos 6 cil murieron terminando el 1/4 de milla

entonces llegamos a la conclucion de q tambien puede q ya le falte power a su corazoncito y aparte de la alivianada lo conpenso para su perdida!

Pero bueno eso era una anecdota q la vivimos no sotros pero cada motor se conforma de distinta manera asi q 

A PROBAR!!!!!!!!!!!!!!!

que esas tablas para mi estan mal SI PENSAMOS Q GANAMOS POTENCIA, A MI ME PARECE Q NOS DICEN Q APROVECHAMOS X POTENCIA EN X relacion

Cómo puedes ganar potencia restando esfuerzo a partes internas??

Me parece q alivianando el volante lo unico que consigues es restarle esfuerzo a las piezas internas del motor para poder..ACELERAR ó caso contario obtener potencia mas rápidamente... pero en eso nada tiene q ver la ganancia de HP que me parece q tiene q ver directamente con la combustión (potencia calorífica traducidad en mecánica)

Cómo el auto puede perder peso (virtual) si el unico q pierde peso es el volante?? comparar el peso del volante con el del auto?

obviamente le restas carga al motor pero la carga q produce el peso del vehículo es muy diferente a la producida por un volante de inercia... puede parecer q como tal en bajas rpms el volante de inercia no produce mas q carga pero además se encarga de EQUILIBRAR la aceleración q puede producir el motor con su fuente de carga, en otras palabras para q no acelere abrutamente la FUNCION PRINCIPAL de un volante de inercia es la de CONTINUAR Y GENERAR EL MOVIMIENTO POR INERCIA cuando EL PAR MOTOR LLEGÓ A SU PUNTO MÁXIMO Y DESCIENDE A ALTAS RPMS como se muestra en las curvas de rpms vs par vs potencia

te hago una pregunta.., porq crees q un auto con motor turbo de parado no carga la misma cantidad de psi que cuando está andando... a plena carga? es prescisamente por q el motor desarrolla potencia gracias a q el volante de inercia se encuentra equlibrando la la potencia q suminiestra aquel con las cargas q posee la caja y el auto en si, además porq en terminos sencillos el motor respira mas por cada revolucion q da.

En sintesis por lo q estudié al alivianar el volante de inercia consigues mayor aceleración pero si el peso restado es considerable (en mi opinion mayor al 20%) con motor stock puede ser contraproducente ya q el motor desarrollará el mismo par y al no contar con un volante q pueda proporcionarle Inercia no podrá desarrollar km/hr

entonces para mi si queremos reducir el peso de un volante de inercia mas allá de 20% debemos darle mayor par y potencia al motor en la misma proporción ó caso contrario mejorar su frecuencia(espacio en las curvas) así tendremos un motor q acelere fácilmente y tenga un espacio de potencia mayor. además de darle mayor capacidad de giro(rpms) (por ejemplo) si antes llegabas a 7000 rpms y le sacaas 30% de peso al volante, deberás llegar a 9000 rpms, de tener 160 hp a tener 200 aprox, ahí PODREMOS CONSEGUIR UN REAL EQUILIBRIO DINÁMICO

si queremos restarle cargas al motor mejoremos las relaciones de marcha (como pusiste en el ejemplo q marqué con azul, si en un auto de x peso digamos 1200kg por transmisión el motor carga con 120 kg), peso de las llantas y depués el peso del vehículo

totalmente de acuerdo en que el motor NO GENERA MAS POTENCIA, pero si se le miden los HP's a las ruedas seguro que hay una mejora, y creo que a eso se refiere la ganancia de HP's., la verdad Radio tu estudio esta mas profundo de lo que yo conozco de autos, pero tiene sentido el pensar que tu motor

tiene que ser muy potente y eficiente para no necesitar (especialmente en altas rpms) el volante de inercia ( o al menos su peso stock). De todas maneras en motores turbo, casi siempre las versiones mas equipadas vienen con el volante alivianado.. por ejemplo en los GTR's con rb26dett... la version NIsmo, N1 vienen aliviandos.. seguro que los japuchos estudiaron esto muy bien antes de aplicarlo ejej

¿Cómo funciona un volante ligero

¿Cómo funciona un volante liviano? Entre la mayoría, hay dos escuelas de pensamiento en relación con volantes de luz. El primero es que no contribuyen a la potencia de salida. La segunda es que lo hacen. ¿Qué pensamiento es la correcta? De hecho, tanto, en cierto modo, son correctas.

Si medimos la potencia de salida de un motor primero con volante de inercia luz y luego de nuevo con la parte estándar en un banco de pruebas del motor, se verá ningún cambio en la energía que se produzca. Al principio parece que el volante de luz no ha hecho nada y fue un total desperdicio de dinero en efectivo. Este no es el caso. Un banco de pruebas que muestra la potencia máxima a revoluciones constantes no demuestra lo que ocurre con la potencia del motor en situaciones de la vida real - como la aceleración. Si un motor se acelera en un banco de pruebas (estamos hablando de una tasa de alrededor de 2000rpm un segundo) sería una muestra de una potencia de alrededor de 20% -25% menos que en el estado de revoluciones constante.

La razón de esto es que cuando la aceleración de un vehículo, el motor no sólo tiene que empujar la masa total del coche, pero los componentes internos del motor necesita ser acelerado también. Esto tiende a absorber más potencia que la potencia adicional se utiliza la aceleración de la masa interna de los componentes del motor y es la razón por la aceleración de un motor en un banco de potencia producirá menos energía que a revoluciones constantes. También se debe recordar que la tasa de aceleración en las partes internas del motor es mucho mayor que el resto del coche. Esto entonces sugerir que aligerando el volante, menos energía se requiere para acelerarlo y, por tanto, más poder estaría disponible para empujar el coche a lo largo.

Ahora bien, puede ver increíble que mediante la eliminación de algunas libras desde el volante se hará una diferencia notable a un £ 3000 + aceleración del coche. De hecho, la diferencia es muy notable y el secreto detrás de esto se esconde dentro de la caja de cambios. Todo el mundo sabe que los coches aceleran a una mayor tasa en marchas bajas, esto se debe a que la caja de cambios de un coche básicamente una palanca mecánica y al igual que cuando se utiliza un egresado de levantar un objeto pesado, la caja de cambios reduce la masa del coche que el motor ve. Por ejemplo, en la primera marcha un motor verá la masa del coche, ya que sólo alrededor de 250 libras, pero decir que la masa interna del motor seguiría siendo alrededor de £ 45.  

En cuanto a la pérdida de peso "virtual" de un típico ligero del volante en la serie 3 o M3, hemos preparado el análisis matemático completo: 

 Cálculos para volantes UUC que muestran pérdida de peso "virtual" exacta en cada marcha - 

M3 / 3-series (E36 y E46, 1992-2004), haga clic aquí para descargar el Acrobat. archivo pdf

M5 / Z8 / 540i (1996-2003) haga clic aquí para descargar. Acrobat archivo pdf

Ahora es más fácil de ver eran la capacidad viene de cuando a aligerar un volante de inercia. Usted efectivamente "aligerar" un coche por más de 10% en la primera marcha sólo mediante la eliminación de la masa de la rueda volante. A medida que los artes de pesca utilizados aumentos se reduce este efecto de "aligeramiento". Esta es la razón por la mejora la aceleración del coche se reduce en marchas más largas, a muy efectuar en la marcha más. Grande para los arrastres y pistas de carrera ajustados pero no aumentará la velocidad máxima del coche. Verá los cálculos incluyen el diámetro del volante de inercia , el peso perdido (el mismo general que gira diferencia de masa en CUU stage1 o stage2, debido a las diferencias de peso de la placa de presión), equipo . cocientes incluyendo la aplicación de 6 velocidades, y la relación de diff típico Las pérdidas de peso efectivas "virtuales" son:

ENGRANAJE

M3 y 3 de la serie "virtual" de peso perdidos:

M5/Z8/540i "virtual" pérdida de peso:

1 ª marcha 346,5 libras. 394,4 libras.

2 ª marcha 133,15 libras. 151,7 libras.

3 ª marcha 68,9 libras. 75,4 libras.

4 ª marcha £ 46.18. 48,5 libras.

5 ª marcha £ 36.15. 37,6 libras.

6 ª marcha £ 30.04. 31,0 libras.

Una regla general para la equivalencia de pérdida de peso que "ganó" el poder es aproximadamente 10lbs/hp. Es decir por cada 10 libras perdidas, el coche gana el aumento de rendimiento efectivo de 1 hp.

Con esto en mente, el aumento de rendimiento efectiva expresada en poder ganado se puede esperar que sea el mismo que el peso "virtual" perdido debido al volante en cada engranaje dividido por 10:

ENGRANAJE

M3 y 3 de la serie "virtual" ganancia de rendimiento:

M5/Z8/540i "virtual" ganancia de rendimiento:

1 ª marcha 34.6 hp 39.4 hp

2 ª marcha 13.3 hp 15.2 hp

3 ª marcha 6.9 hp 7.5 hp

4 ª marcha 4.6 hp 4.9 hp

5 ª marcha 3.6 hp 3.8 hp

6 ª marcha 3 hp. 3.1 hp

Esta ganancia de engranajes-dependiente es también otra de las razones por las que un tirón típica dyno cuarta marchas no muestre una diferencia significativa - los cálculos muestran que poco más de 4 hp se detectaría, sin embargo, una cuarta marchas dyno plazo no muestra nada de la aceleración en el mundo real a través de los engranajes.  Mejoras en rev-a juego y embrague mejorado sujeción poder permanecer independientemente de engranajes. 

Debido a la naturaleza de la pérdida de peso "virtual", carreras típicas dyno cuarta marchas pueden mostrar diferencias minúsculas. Carreras de aceleración del mundo real mostrarán equivalente mejora a la pérdida de peso "virtual".