Un volante de inercia es una máquina que reserva energía de rotación resistiendo los cambios de velocidad de rotación. La energía almacenada es proporcional al cuadrado de la velocidad de rotación. Se puede modificar la energía conservada de la máquina aplicando un par motor para aumentar o reducir su velocidad de rotación. Una máquina o un vehículo pierde el impulso cada vez que disminuye la velocidad o se detiene. Un volante de inercia compensa ese impulso perdido suministrando de su potencia reservada. En esta breve guía, hablaremos de cómo funciona un volante de inercia y qué hace.
¿Qué es un volante de inercia en un coche?
Un volante de inercia es una rueda de peso que requiere mucha fuerza para girar sobre su eje. Cuando la rueda está en movimiento a gran velocidad, seguirá girando a menos que la detengas aplicando mucha fuerza. Cuando gira, conserva una gran cantidad de energía cinética que luego utiliza para impulsar un vehículo o máquina a la hora de arrancar el motor o acelerar.
¿Qué es un volante de inercia en un coche? Explicado técnicamente , el volante de inercia (si es manual) o plato flexible (si es de transmisión automática) se define como un disco que está atornillado al cigüeñal en la parte trasera del motor. Sirve para muchos propósitos:
- En un coche de transmisión manual, da una de las superficies de fricción para el embrague. El plato de presión del embrague está atornillado a él y el disco de embrague está intercalado entre ellos.
- En un coche de transmisión automática, en realidad se conoce como plato flexible y el convertidor de par de la transmisión se atornilla a él.
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- Los volantes de inercia más pesados permiten que los motores trabajen bajo cargas que pueden hacer que el motor se atasque; así, los coches que tiran constantemente de remolques pesados deberían beneficiarse de un volante de inercia más grande.
- Los motores que funcionan a altas velocidades -como los motores de los coches de carreras- se benefician de un volante más ligero para una mejor aceleración a la velocidad; lo que puede hacer más difícil mantener el motor al ralentí sin problemas y más difícil de acelerar desde un punto muerto. Debido a esto, los corredores necesitan que sus equipos de boxes los empujen para ayudar a arrancar sus coches.
En su borde exterior hay un anillo dentado que el motor de arranque hace girar para arrancar el motor. Debido al gran disco (en relación con el cigüeñal) esto permite que el motor de arranque tenga más palanca contra el motor.
También sirve para realizar ciertos objetivos del funcionamiento del motor. Aunque los volantes de inercia más masivos requieren más energía para empezar a girar, una vez que están girando ganan más impulso y ayudan a que el motor funcione más suavemente y cambie más suavemente a mayores RPM.
¿Cómo funciona un volante de inercia?
¿Cómo funciona un volante de inercia para almacenar la energía? Bueno, se puede comparar con el mecanismo de una batería mecánica. Mientras que la batería almacena la energía de forma química, un volante de inercia conserva la energía en forma de movimiento o energía cinética para ser más exactos.
Un volante de inercia será capaz de almacenar más energía si gira a mayor velocidad o tiene un mayor momento de inercia, lo que significa más voluminoso. Sin embargo, siempre funciona mejor si se hace girar más rápido que si se aumenta su masa. Por ejemplo, una rueda producirá el doble de energía que la que pesa la mitad, dado que ambas se hacen girar a la misma velocidad. En cambio, si se hace girar la rueda más ligera el doble de rápido, se cuadruplicará la cantidad de energía almacenada.
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Por esta razón, siempre es mejor utilizar ruedas más ligeras y de alta velocidad en lugar de las unidades que tienen un peso masivo. Además, los volantes de inercia compactos tienen sentido práctico en los coches de carreras porque tienen que ser lo más ligeros posible para funcionar a altas velocidades.
¿Cómo funciona un volante de inercia cuando se sigue aumentando la velocidad? No es posible porque hay un punto en el que el material del volante no podrá soportar la fuerza y se romperá en fragmentos.
¿Cuáles son las funciones de un volante de inercia?
Antes de profundizar en el principio de funcionamiento de los volantes de inercia para coches, es importante conocer sus funciones. Se utiliza en casi todos los tipos de automóviles, incluidos los coches de carreras, los trenes y los autobuses. En el pasado, solían tener un gran diámetro con radios y una voluminosa llanta de metal. Sin embargo, las unidades modernas son más compactas por estar hechas de materiales compuestos o de fibra de carbono. Hay que empujar la rueda con fuerza para ponerla en movimiento. Principalmente cumple estas funciones en la mayoría de los vehículos:
Arranque del motor
Los dientes del engranaje tallados en la circunferencia del volante ayudan a arrancar el motor. En el motor de arranque del motor, un pequeño engranaje (llamado engranaje Bendix) se acopla al volante cuando se gira la llave. La combinación de engranaje Bendix/motor de arranque hace girar el volante, haciendo girar el cigüeñal y comenzando el ciclo de compresión necesario para arrancar el motor. Una vez que el motor arranca, el engranaje Bendix se retira para dejar que el volante gire libremente.
Suavización de la velocidad del motor
Una vez que el motor ha arrancado, el cigüeñal convierte el movimiento ascendente y descendente de los pistones en movimiento rotatorio. Sin embargo, este movimiento es brusco, ya que la potencia se genera sólo dos veces (para un motor de cuatro cilindros) o cuatro veces (para uno de ocho cilindros) durante una revolución del motor. La masa del volante aplica la inercia para mantener el giro del cigüeñal del motor entre cada uno de estos disparos de los pistones, por lo que la velocidad de rotación del cigüeñal se mantiene constante y el motor funciona sin problemas.
Equilibrado del motor
Como los pistones están desplazados del centro del cigüeñal, el motor, en consecuencia, vibra y se tambalea cuando cada pistón se dispara en un ángulo diferente. El gran peso del volante de inercia suprime este movimiento de lado a lado, ayudando a estabilizar y equilibrar el motor en sus soportes y a reducir las vibraciones en todo el vehículo.
Reducción de la tensión en la cadena cinemática
Al estabilizar el movimiento del motor y suavizar su velocidad, el volante de inercia limita el desgaste de otros componentes de la cadena cinemática. Aunque los ejes del motor y de la transmisión son paralelos entre sí, las uniones entre el eje y la transmisión no lo son; el eje de transmisión utiliza juntas universales que cambian constantemente de ángulo al girar. Los volantes ayudan a reducir el desgaste de dichas juntas.
Manipulación del peso
El peso del volante es uno de los ajustes que los constructores de motores personalizados utilizan para adaptar el rendimiento de su motor a fines específicos.
Los 5 mejores síntomas de un volante de inercia
Olor a quemado
Este olor se genera cuando el embrague se utiliza de forma incorrecta, ya sea por un volante de inercia malo o por un conductor inexperto. Los revestimientos de los embragues tienen materiales destinados a reducir la cantidad de ruido que hace el embrague durante su funcionamiento. Los revestimientos del embrague producen mucho calor debido a la fricción por el uso inadecuado, lo que esencialmente hace que la superficie se vuelva vidriosa por el calor. La consecuencia es un fuerte olor acre que puede llegar a ser bastante notable.
Chatter del embrague
En lugar de acoplar suavemente, el embrague «salta» a lo largo del volante. El embrague se agarra y se suelta repetidamente, lo que se siente como un tartamudeo o una vibración cuando se suelta el embrague. Aunque puede ocurrir en cualquier marcha, es más popular cuando se arranca desde una parada completa. Mientras que un volante de inercia alabeado es a veces la causa, el traqueteo del embrague puede ser difícil de diagnosticar ya que la placa de presión, el disco de embrague o el cojinete de liberación son a menudo culpables si las partes están desgastadas, rotas, deformadas o contaminadas por el aceite debido a una fuga del motor o de la transmisión.
Deslizamiento del embrague
A menudo, al intentar cambiar de marcha durante la conducción, las marchas pueden deslizarse. Esto suele ocurrir cuando se nota que no se está transfiriendo potencia a las ruedas. Esto es a menudo un resultado directo de un embrague desgastado. El embrague que resbala eventualmente causará que el volante se desgaste también. Usted puede comenzar a escuchar los ruidos de molienda de la placa de presión y, finalmente, el volante de otras partes en el conjunto del embrague se sobrecaliente y hacer que se deforme o incluso crack.
Arrastre de embrague
Esto es lo contrario a un embrague de deslizamiento. En lugar de desembragar el embrague, el embrague simplemente no se libera por completo. Usted experimentará varios niveles de chirrido de engranajes cuando se cambia de marcha o incluso el fracaso completo de poner el coche en la primera marcha al arrancar desde una parada.
El arrastre del embrague no es un fallo del volante en sí mismo en realidad. Es el rodamiento o el buje en el conjunto del volante o del cigüeñal.
El pedal del embrague vibra
Además, puede haber vibraciones procedentes del pedal del embrague o del suelo de su vehículo cada vez que acciona el embrague. Estas vibraciones indican que los soportes del muelle del volante se han estropeado. Como ya sabrás, el mecanismo de muelles normalmente reduce las vibraciones que se generan desde el embrague que se utiliza.