Volantes

Volantes

1-    ¿Para que sirven los volantes?¿cual es su forma?

2-    Parámetros característicos.

3-    ¿Qué se pretende con un volante?¿A costa de que?

4-    Factor de Inercia. ¿Qué relaciona?

5-    ¿De dónde sale ΔU?

6-    Cuando se calcula un volante, ¿Qué se desea determinar?

7-    ¿Como determino el valor de ΔE?

8-    Cuando se dimensiona un volante, ¿Qué se tiene que lograr?

9-    ¿Que es el factor de irregularidad?

Volantes

1-    Los volantes son elementos giratorios que actúan como dispositivos para almacenamiento de energía cuando el trabajo no se consume tan rápidamente como es la potencia aplicada o fuerza motriz. Su forma consiste en una llanta donde los rayos que la unen al eje donde este actúa. Debido a su inercia rotacional la llanta es la que más energía almacena respecto de los rayos. También son empleados como controladores de la variación de velocidad.

2-     Los parámetros característicos de una llanta son: su momento de inercia (masa y diámetro) y el coeficiente de fluctuación de velocidad o grado de irregularidad (el coeficiente de fluctuación  de velocidad está determinado en tablas para distintos usos).


        V : velocidad angular

3-    Con un volante se pretende almacenar energía otorgada por un motor de poca potencia para entregarla en un proceso que requiera mucha energía en un proceso corto de tiempo (disminuir el grado de irregularidad periódica), o bien mantener la velocidad entre ciertos valores lo más constante posible para evitar aceleraciones o desaceleraciones bruscas en un motor.
 En el primer caso se logra al frenar el volante de manera que este entregue la energía cinética almacenada en forma de velocidad de rotación debido a su inercia. En el segundo caso se logra ya que el volante se opone a cambios de velocidad de su inercia.

4-     El factor de inercia (W.D²) relaciona el peso del volante con su diámetro. Se utiliza para determinar las dimensiones o el peso de un volante cuando uno de éstos está limitado. En aplicaciones prácticas de determina el factor de inercia necesario del volante en base a la diferencia entre el factor de inercia necesario del proceso y el factor de inercia inherente de la máquina.

5-    ΔU es la energía necesaria en el proceso, es decir la cantidad de energía que puede entregar el volante trabajando entre dos velocidades determinadas.  Esta entrega de energía se da por el frenado del volante, por el cambio de velocidad, ya que es el único factor que se puede variar al estar éste en uso.
                                                       ΔU = U₂ – U₁   

                                                         U = ½ . I . ω²

6-    Cuando se calcula un volante se desea determinar el peso y sus dimensiones.

7-    Para determinar el valor ΔE:
                                            ΔKE = ½ . I . ω²

Donde:            Cf = (v₁ – v₂)/v_m        y          v_m = (v₁ + v₂)/2 

      Entonces:
           

                                          ΔKE = ½ . I . (ω₂² – ω₁²)

            I = m.r²                       à        ΔKE = ½ . m.r² . (ω₂² – ω₁²) = ½ . m. (v₂² – v₁²)



Pero: (v₂² – v₁²) = (v₂– v₁) . (v₂ + v₁) = Cf . v_m . 2 v_m

Entonces:       ΔKE = ½ . m . Cf . v_m² . 2     à ΔE =   (W/g) . Cf . v_m² 

                                           W = (ΔE . g) / Cf . v_m²

8-    Cuando se dimensiona un volante se debe lograr que éste pueda entregar la energía necesaria para el proceso, o la energía necesaria para mantener la velocidad entre ciertos valores. Para esto se deben determinar su velocidad, el peso y el diámetro. Obtener el peso y el diámetro del volante dentro de valores razonables para la aplicación.

9-    El grado de irregularidad es el coeficiente de fluctuación de velocidad.