¿Qué es la función, demanda y operación del volante?

El volante de un automóvil es una de las partes esenciales para el funcionamiento y control del vehículo, pero ¿sabes realmente qué es, cuál es su función y cómo opera? En este artículo te adentraremos en el mundo del volante, explicando todos los aspectos clave que debes conocer. Descubre cómo este elemento se convierte en el aliado perfecto para garantizar la seguridad y maniobrabilidad en la conducción. ¡No te lo pierdas!

¿Qué es la función, demanda y operación del volante?

¿Cuál es el propósito de un volante en el motor de un automóvil?

volante

Un volante es un dispositivo de almacenamiento de energía inercial. Absorbe energía mecánica y sirve como depósito. Almacena energía cuando el suministro de energía excede la demanda y la libera nuevamente cuando la demanda de energía excede el suministro.

Volantes: requisitos funcionales y funcionamiento.

La función principal de un volante es compensar las fluctuaciones en la velocidad de un eje causadas por las fluctuaciones del par. Cuando la fuente de impulso o par de carga es de naturaleza fluctuante, normalmente se requiere un volante. Muchas máquinas tienen patrones de carga que hacen que la función par-tiempo varíe a lo largo del ciclo. Un ejemplo típico son los motores de combustión interna de uno o dos cilindros. Los compresores alternativos, punzonadoras, trituradoras de piedra, etc. son los otros sistemas que tienen volante.
El volante absorbe energía mecánica aumentando su velocidad angular y libera la energía almacenada disminuyendo su velocidad.
¿Qué es la función, demanda y operación del volante?¿Qué es la función, demanda y operación del volante?
¿Qué es la función, demanda y operación del volante?

Enfoque de diseño

La construcción de un volante se realiza en dos fases. En primer lugar, se debe determinar la cantidad de energía necesaria para el grado de alisamiento deseado y se debe determinar el momento de inercia (de masa) necesario para absorber esta energía.
Luego se debe definir una geometría de volante que proporcione el momento de inercia requerido en un paquete del tamaño apropiado y que sea a prueba de fallas a las velocidades de operación previstas.

Los usos más comunes de un volante incluyen:

  • Proporcionar energía continua cuando la fuente de energía es intermitente. Por ejemplo, los volantes se utilizan en motores alternativos porque la fuente de energía, el par del motor, es intermitente.
  • Proporcionar energía a velocidades que superan las capacidades de una fuente de energía continua. Esto se logra acumulando energía en el volante a lo largo del tiempo y luego liberándola rápidamente a velocidades que exceden las capacidades de la fuente de energía.
  • Controlar la orientación de un sistema mecánico. En tales aplicaciones, el momento angular de un volante se transfiere selectivamente al sistema de montaje mecánico como par de torsión a medida que se transfiere energía hacia o desde el volante, girando así el sistema de montaje a una posición deseada.
  • Los volantes se utilizan a menudo para proporcionar energía continua en sistemas donde la fuente de energía no está disponible continuamente. En tales casos, el volante almacena energía cuando la fuente de energía le aplica torque y libera energía almacenada cuando la fuente de energía no le aplica torque.
  • Por ejemplo, se utiliza un volante para mantener constante la velocidad angular del cigüeñal en un motor alternativo. En este caso, el volante, montado en el cigüeñal, almacena energía cuando un pistón de encendido le aplica torsión y libera energía al cigüeñal cuando un pistón está a punto de comprimir una carga nueva de aire y combustible.
  • Otro ejemplo de esto son los motores de fricción, que utilizan la energía del volante para alimentar dispositivos como coches de juguete. En tales aplicaciones, es ventajoso distribuir la masa del volante hacia afuera y lejos del centro. Al alejar la masa del eje de rotación, gana mayor inercia rotacional sin aumentar su masa total. Esto aumenta la eficiencia del volante porque no tiene tanta dificultad para impulsar su propio peso y el de la carga útil hacia adelante.
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Qué son las volantes: función, necesidad y operación

Una volante es un dispositivo de almacenamiento de energía inercial. Absorbe energía mecánica y sirve como un depósito, almacenando energía durante el período en el que la oferta de energía es superior a la demanda y la libera durante el período en el que la demanda de energía es superior a la oferta.

Función, necesidad y operación de las volantes

La principal función de una volante es suavizar las variaciones en la velocidad de un eje causadas por fluctuaciones de torque. Si la fuente de torque de conducción o de carga es fluctuante, generalmente se requiere una volante. Muchas máquinas tienen patrones de carga que causan que la función de tiempo de torque varíe a lo largo del ciclo. Los motores de combustión interna con uno o dos cilindros son un ejemplo típico. Los compresores de pistón, las prensas de golpe y las trituradoras de roca son otros sistemas que tienen una volante. La volante absorbe energía mecánica aumentando su velocidad angular y libera la energía almacenada disminuyendo su velocidad.

Diseño de las volantes

El diseño de una volante consta de dos etapas. Primero, se debe determinar la cantidad de energía requerida para el grado deseado de suavizado y se necesita determinar el momento de inercia necesario para absorber esa energía. Luego, se debe definir la geometría de la volante que cumpla con el momento de inercia requerido en un paquete de tamaño razonable y que sea seguro contra fallas en las velocidades de operación diseñadas.

Usos comunes de las volantes

Algunos usos comunes de las volantes incluyen:

  1. Proporcionar energía continua cuando la fuente de energía es discontinua. Por ejemplo, las volantes se utilizan en motores alternativos porque la fuente de energía, el par del motor, es intermitente.
  2. Suministrar energía a tasas superiores a la capacidad de una fuente de energía continua. Esto se logra recopilando energía en la volante durante un período de tiempo y luego liberando la energía rápidamente, a tasas que exceden las capacidades de la fuente de energía.
  3. Controlar la orientación de un sistema mecánico. En estas aplicaciones, el momento angular de una volante se transfiere intencionalmente como un par al sistema mecánico adjunto cuando se transfiere energía hacia o desde la volante, lo que causa que el sistema adjunto rote hacia una posición deseada.
  4. Las volantes se utilizan a menudo para proporcionar energía continua en sistemas donde la fuente de energía no es continua. En estos casos, la volante acumula energía cuando se aplica torque por parte de la fuente de energía y libera la energía almacenada cuando la fuente de energía no está aplicando torque a ella.

Por ejemplo, una volante se utiliza para mantener una velocidad angular constante del cigüeñal en un motor alternativo. En este caso, la volante, que está montada en el cigüeñal, almacena energía cuando se aplica un torque por un pistón en funcionamiento, y libera energía al cigüeñal cuando un pistón está comprimiendo una nueva carga de aire y combustible.

Otros ejemplos incluyen motores de fricción que utilizan la energía de la volante para alimentar dispositivos como autos de juguete. En estos usos, la distribución de la masa de la volante hacia el exterior y alejada del centro es beneficiosa. Alejar la masa del eje de rotación aumenta su inercia rotacional sin aumentar su masa total. Esto aumenta la eficiencia de la volante, ya que no tiene tanta dificultad para impulsar su propio peso hacia adelante, así como el peso de la carga.

Las volantes desempeñan un papel crucial en el funcionamiento suave y continuo de muchas máquinas y motores. Su capacidad para almacenar y liberar energía según sea necesario los convierte en componentes esenciales en una amplia variedad de aplicaciones.

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