Volante de inercia
Un volante de inercia es un disco o rueda pesada que se acopla a un eje giratorio. Los volantes de inercia se utilizan para almacenar energía cinética. El impulso del volante hace que no cambie su velocidad de rotación fácilmente. Por ello, los volantes de inercia ayudan a mantener el eje girando a la misma velocidad. Esto ayuda cuando el par aplicado al eje cambia con frecuencia. Un par de torsión desigual puede cambiar la velocidad de rotación. Como el volante de inercia resiste los cambios de velocidad, disminuye los efectos del par desigual. Los motores que utilizan pistones para proporcionar potencia suelen tener un par desigual y utilizan volantes de inercia para solucionar este problema.
Se necesita energía para que una rueda (cualquier rueda) gire. Si hay poca fricción (buenos rodamientos), seguirá girando mucho tiempo. Cuando se necesita energía, se puede volver a tomar de la rueda. Se trata, pues, de un simple medio mecánico de almacenar energía. La cantidad de energía almacenada está en función del peso y de la velocidad de rotación: hacer que una rueda más pesada gire más rápido requiere más energía. Otro factor es el radio (tamaño), ya que cuanto más alejada del eje esté una parte de la rueda, más energía se necesita para hacerla girar. Estos tres factores pueden representarse por M (masa), ω {\displaystyle \omega } 
(velocidad angular) y R (radio). Combinando las dos ecuaciones siguientes se obtiene ω {\displaystyle \omega } 2MR 2/4. Una rueda volante no es una rueda cualquiera, sino que está diseñada específicamente para almacenar energía. Por lo tanto, debe ser pesada y/o girar rápidamente. Por ejemplo, algunos autobuses tienen una rueda volante que se utiliza para parar y arrancar. Cuando el autobús se detiene (por ejemplo, en un semáforo), la rueda volante está conectada a las ruedas, por lo que la energía de rotación se transfiere a ella, de modo que el autobús se ralentiza mientras la rueda volante se acelera. Luego, cuando el autobús tiene que volver a ponerse en marcha, se conecta de nuevo y se vuelve a transferir la energía. Por supuesto, no se quiere cargar con una rueda pesada en un autobús, así que está hecha de un material más ligero que puede soportar una rotación extremadamente rápida.
Volante de inercia de radios
Volante de inercia simple en movimiento. Construido a partir de los dibujos de Leonardo da Vinci
Matemáticas de los volantes de inercia
La energía cinética de un volante de inercia en rotación es
E = 1 2 I ω 2 {\displaystyle E={frac {1}{2}}I\omega ^{2}} 
Donde el momento de inercia de la masa central es igual a
I = 1 2 M R 2 {\displaystyle I={{frac {1}{2}}MR^{2}} 
donde I {\displaystyle I}
es el momento de inercia de la masa alrededor del centro de rotación y ω {\displaystyle \omega } (omega) es la velocidad angular en unidades de radianes.
Historia
El volante de inercia se ha utilizado desde la antigüedad, siendo el ejemplo tradicional más común el del torno de alfarero. En la Revolución Industrial, James Watt contribuyó al desarrollo del volante en la máquina de vapor, y su contemporáneo James Pickard utilizó un volante.
Otros significados
En el mundo del capital riesgo, el término "volante" se utiliza para representar el corazón recurrente y generador de márgenes de una empresa.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es un volante?
R: Un volante de inercia es un disco o rueda pesada que está unida a un eje giratorio. Se utiliza para almacenar energía cinética y ayuda a mantener el eje girando a la misma velocidad al resistir los cambios de velocidad debidos a un par desigual.
P: ¿Cómo almacena energía un volante de inercia?
R: Un volante de inercia almacena energía tomándola de la rueda cuando ésta gira y liberándola de nuevo cuando se necesita energía. La cantidad de energía almacenada depende de su masa, velocidad angular y radio.
P: ¿Cuáles son algunas aplicaciones de los volantes de inercia?
R: Los volantes de inercia se utilizan en motores que utilizan pistones para proporcionar potencia, ya que ayudan a solucionar el problema del par desigual que cambia la velocidad de rotación. También se utilizan en autobuses para parar y arrancar, donde la energía rotacional de las ruedas se transfiere al volante de inercia para que pueda frenar mientras acelera.
P: ¿Qué factores afectan a la cantidad de energía que puede almacenar un volante de inercia?
R: La cantidad de energía almacenada en un volante de inercia depende de su masa, velocidad angular y radio. Los pesos más pesados con velocidades más rápidas requieren más energía para hacerlos girar que los pesos más ligeros con velocidades más lentas.
P: ¿Todas las ruedas se consideran "volantes de inercia"?
R: No, no todas las ruedas se consideran "volantes de inercia". Los volantes de inercia están diseñados específicamente para almacenar energía cinética y deben ser pesados o girar rápido para poder hacerlo con eficacia.
P: ¿Cómo utiliza un autobús un volante de inercia?
R: Los autobuses utilizan volantes de inercia conectándolos a sus ruedas cuando se detienen (por ejemplo, en los semáforos). De este modo, se transfiere la energía de rotación de las ruedas al volante de inercia para que pueda reducir la velocidad y volver a acelerarla al arrancar de nuevo más adelante.
