Calculadora de energía de un volante de inercia
Energía del volante E = ½ × I × ω², energía liberada entre dos velocidades y velocidad periférica. Calcula también la inercia necesaria para una energía dada.
¿Cómo se calcula la energía de un volante de inercia?
La energía cinética de un cuerpo en rotación es la mitad de su momento de inercia por el cuadrado de su velocidad angular: E = ½ × I × ω², donde ω = 2 × π × n / 60 se obtiene de la velocidad de giro. Al duplicar la velocidad, la energía se multiplica por cuatro.
Un disco macizo tiene I = m × D² / 8 y un aro hueco tiene I = m × (D² + d²) / 8. Concentrar la masa en el borde permite almacenar más energía con la misma masa, por eso los volantes suelen tener un aro pesado.
¿Para qué sirve un volante de inercia?
El volante almacena energía al acelerar y la devuelve al desacelerar. En una prensa mecánica, un motor pequeño acelera continuamente el volante y, en el momento del corte, este entrega una gran cantidad de energía en poco tiempo mientras pierde unos cientos de rpm. La energía entregada es la diferencia entre ambas velocidades: ΔE = ½ × I × (ω₁² − ω₂²).
Ejemplo
Un volante de disco macizo de 50 kg y 500 mm de diámetro tiene un momento de inercia de 50 × 0,5² / 8 = 1,5625 kg·m². A 1500 rpm almacena 19,3 kJ. Al bajar a 1200 rpm libera 6,94 kJ. Así, una caída de velocidad del 20 % utiliza el 36 % de la energía.
Límites y seguridad
Esta herramienta calcula la energía, no la resistencia mecánica. La tensión centrífuga del volante aumenta con el cuadrado de la velocidad periférica y un exceso de velocidad puede provocar su rotura. Obtén la velocidad máxima admisible de los datos del fabricante o de un cálculo de resistencia independiente.
Preguntas frecuentes
¿Cuánta energía puede almacenar un volante de inercia?
Por ejemplo, la ecuación de energía cinética de rotación da 12,34 kJ para un disco macizo de 50 kg, diámetro de 500 mm y velocidad de 1200 rpm. Al bajar a 900 rpm libera una diferencia ideal de 5,397 kJ. Este cálculo preliminar excluye las pérdidas, las tensiones del rotor, el equilibrado y la seguridad de la contención.
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