De como el torno del alfarero podría ayudar a los aerogeneradores

Antes de contaros la relación entre los tornos de alfarero y el ahorro energético, comencemos definiendo lo que es un volante de inercia. Este dispositivo es simplemente una rueda sobre un eje que almacena y regula la energía mediante un giro continuo. Se trata de una de las tecnologías más antiguas y familiares desarrolladas por la humanidad. Nació con el torno de alfarería hace seis mil años, cuando los artesanos se dieron cuenta que una tablilla de piedra con suficiente masa, rodaba suavemente y a velocidad uniforme a pesar de los irregulares impulsos dados con el pie del alfarero.

Luego, este clásico dispositivo demostró su valía durante la revolución industrial, ya que formaba parte de prácticamente cualquier máquina pesada. Hoy en día se le puede encontrar bajo el capó de cualquier automóvil que veáis en la carretera, ejecutando exactamente la misma función para la que se le ideó hace milenios, generar un movimiento rotatorio constante evitando los golpes… aunque en este caso los del pistón en lugar de los del pie del alfarero.

Como veís este dispositivo, es en realidad un acumulador de energía de inercia, y por lo tanto, podría haberlo incluido ayer en mi listado de vectores energéticos, tal y como ha señalado muy certeramente Alvy en eco Microsiervos.

Pero.. ¿cómo se puede almacenar energía empleando volantes de inercia? Según explican en Damn Interesting, cuando un volante de inercia es sometido a un momento angular (velocidad de giro) muy alto, se transforma en una reserva enorme de energía cinética, convirtiéndose de hecho en una batería electromecánica. Como todas las baterías, toda esa energía cinética se puede entonces almacenar (para lo cual simplemente se deja rotar libremente al volante) o retirarse a voluntad (transformando la energía cinética en eléctrica por ejemplo) .

Imaginemos un volante clásico que pudiera unirse y separarse a voluntad a un motor cualquiera. Dicho motor aceleraría el giro del volante hasta hacerle alcanzar un número elevado dado de revoluciones por minuto. Una vez alcanzadas las rpm necesarias, el motor cesaría su actividad y el volante (y su vehículo portador) se separaría del motor acelerador; como es lógico el volante seguiría rotando por merced a la inercia. Esta energía podría aplicarse entonces directamente sobre la transmisión de un vehículo transformando la energía cinética en mecánica, tal y como hicieron los suizos con su Gyrobus. ¡Tendríamos pues un coche a batería mecánica!

En la década de los 40 el concepto del Gyrobus suizo fracasó a causa del enorme peso del volante de inercia (que además se rompía en cuanto el giro era demasiado elevado, y hablamos solo de 3.000 rpm) y sobre todo por la enorme fricción que iba frenando el giro del volante rápida e inexorablemente, pero hoy en día se ha avanzado mucho tanto en nuevos materiales ligeros pero resistentes (bien sean a base de nanotubos de carbono, cerámica o plástico) capaces de resistir sin romperse la increíble velocidad angular de 100.000 rpm, como en el control de la fricción renunciando a los clásicos cojinetes en favor de los ejes maglev.

En base a ello, hay quien piensa que podríamos crear una nueva generación de vehículos rescatando la idea del Gyrobus y aplicándole todas las mejoras que la tecnología nos ha brindado desde entonces. En Damninteresting hablan del rendimiento de un vehículo hipotético que contase con 16 de estos giroscopios encapsulados en una cámara al vacío para anular la fricción del aire, donde cada uno de los giroscopios generaría 50 caballos de potencia. Así, el total del vehículo generaría 800 caballos y tendría una autonomía de 482 kilómetros, el equivalente a un depósito de gasolina ¡pero a un precio de 5-10 dólares! ¿Suena interesante verdad? Sobre todo si el momento con el que se cargaran los giroscopios lo suministraran aerogeneradores u otra clase de fuentes de generación renovables.

Por supuesto estas baterías electromecánicas, bien sean formando parte de coches o utilizándolas exclusivamente como método de almacenamiento, podrían encargarse también – al igual que expliqué ayer de las baterías eléctricas – de salvaguardar el exceso energético no absorbible por la red eléctrica (evitando así tener que apagar los aerogeneradores a pesar de contar con vientos favorables), por lo que en efecto, en mi artículo de ayer dedicado a los vectores energéticos debería haberle dedicado un apartado a esta clase de dispositivos.

De hecho, una vez publicado este post, voy a modificar el anterior ;-)

11 Comentarios

  1. 1 pukas pukas 24 Mar 2009 0 (0 Votos)

    Me a parecido muy interesante. Es lo que van a montar los Formula 1 en el famoso “kers”, aunque algunos montarán un sistema electrico y otros basados en el volante de inercia.

    En racingpasión lo explicarón tambien muy bien: http://www.racingpasion.com/2008/04/24....rgia-cinetica-kers

  2. 2 Miguel Miguel 24 Mar 2009 0 (0 Votos)

    Pensar que el otro día estuvo a punto de comentar lo de los volantes de inercia. Yo tengo un amigo cuyo padre es capitán de un gran pesquero. Si no recuerdo mal, me dijo que ellos tenían varios volantes de inercia en las cámaras más bajas del barco, que utilizaban para generar electricidad y al mismo tiempo como lastre. Estos volantes de inercia funcionaban a base de grandes imanes y el propio balanceo del barco al moverse y eran capaces de suministrar por si mismos corriente a todo el barco durante un par de semanas. También creo haber leído que aunque un volante de inercia solo constituya una fuente de almacenamiento energético a corto plazo, es una de las más eficientes que existen.

    Este es uno de los grandes problemas a los que la ciencia tiene que enfrentarse como ya se ha dicho, encontrar un medio para retener y almacenar energía.

    Un saludo

  3. 3 el reno renardo el reno renardo 24 Mar 2009 0 (0 Votos)

    como bien dices es un concepto q se remonta mucho tiempo atras y si no se utiliza basicamente es por que es ineficaz, su unica aplicacion fue ese gyrobus, el motivo es q en ciudad se tienen continuas paradas y arranques y ahi se podria pensar q puede aportar un ahorro significativo, sinembargo un volante de inercia para funcionar necesita una cosa basica tener una masa muy grande (q pesa mucho) con lo cual gastas energia en mover toda esa masa si pensamos en un viaje de aqui a madrid a una velocidad constante tiene la misma utilidad q una piedra. en ingenieria las cosas no se hacen por dos motivos dinero o ineficacia=dinero

  4. 4 Maikelnai Maikelnai 24 Mar 2009 0 (0 Votos)

    Si Pukas, estos dispositivos están de moda últimamente por el famoso KERS de los coches de fórmula 1 ;-)

  5. 5 McMardigan McMardigan 24 Mar 2009 0 (0 Votos)

    Como dice el reno renardo el principio de funcionamiento de los volantes de inercia es la masa que gira, por lo tanto no parece a priori lo más útil para mover vehículos “libres”(tu coche de casa, vamos), al menos no en el sentido energía cinética-energía mecánica. Si que es verdad que hoy en día se han solucionado en parte problemas como los de la fricción o la resistencia de los materiales, pero aún así no me parece muy viable de todas formas el principio sí que es utilizable(y así es utilizado en algunos sistemas como el kers) como homogeneizador… se puede aprovechar para acelerarlo con el sobrante y generar posteriormente desde él cuando haga falta. En grupos de generadores se puede utilizar como batería un gran volante, que luego genere energía cuando los vientos van bajando, pero esto sólo alargaría las “colas” de caída de producción de los grupos, sería una batería a corto plazo.
    Perdón el tocho, el tema me gusta
    Sigue así con el blog

  6. 6 qwerty qwerty 24 Mar 2009 0 (0 Votos)

    El problema de los volantes de inercia como almacenes de energia en los coches es que generan un momento de inercia que influye en su estabilidad. No sé muy bien si lo han resuelto o como lo piensan resolver, pero es un problema grande y dificil, porque el momento depende de la velocidad de giro y de la masa en movimiento, con lo que a menor carga (Menos velocidad) el momento disminuira y la estabilidad del coche será diferente.

    Recuerdo que hace años (No sé cuantos) alguien propuso algo así en un salón del automovil (Creo que era Detroit) pero por mucho que lo he buscado nunca he sido capaz de volverlo a encontrar (Tenian todo de pequeños modulos de forma cilindrica y presentaron un prototipo montado en un coche). Quizás fue fruto de mi imaginación, pero estoy bastante seguro de haverlo leido en el autopista de la época. Siempre he querido buscar que fue de ellos, pero como recuerdo poco del cuando/quien/dónde pues esta bastante dificil!

    En la F1 el único equipo que usará un KERS mecánico es Williams, el resto lo usarán electrico; por algo será…

    Aunque coincido contigo que una vez resueltos los inconvenientes (Fiabilidad, fricción y momento generado, el cual es variable según la carga) puede ser un buen sistema para almacenar la energia en los coches. Mientras tanto, si no resuelven el problema dinámico, puede ser una opción muy válida para lamacenar energia en lugares estaticos.

  7. 7 Patxi Patxi 24 Mar 2009 0 (0 Votos)

    Ya hay productos comerciales de UPS (o SAI) que funcionan almacenando la energía en volantes de inercia en vez de utilizar baterías (mola hasta el nombre de la empresa que los comercializa, Pentadyne).
    Estos tíos lo que tienen es un “olla” al vacío donde hay un motor de reluctáncia síncrona a cuyo rotor está unido un volante de inercia (de fibra de carbono). Y el conjunto rotor/volante está levitando magneticamente.
    Me gustaría saber si venden el invento.

  8. 8 Dean Dean 25 Mar 2009 0 (0 Votos)

    Con los cochecitos de juguete ha funcionado estupendamente toda la vida, pero a una escala real sucedería lo que al gyrobus suizo, las matemáticas no fallan, física elemental. De otro lado, el mover esas masas no sería rentable.
    Un saludo.

  9. 9 dr_cooke dr_cooke 25 Mar 2009 0 (0 Votos)

    Chrysler Patriot.
    El mayor (auqnue no único) problema de los volantes de inercia es su efecto giroscópico, que afecta a la direccionalidad del vinículo si el eje de giro es horizontal y a su estabilidad si es vertical. En los intentos actuales es siempre vertical. La amase del volante en sí ya no es un problema pq al incrementar tanto las rpm almacenas mucha energía con poca masa, pero el volante se trasnsforma potencialmente en una bomba, así que hay que blindarlo bien blindado.
    No quisiera yo estar cerca de un Williams de F1 este año cuando se salgan de pista (y esas cosas pasan en la competición) y vaya directo hacia las barreras.

  10. 10 Nostromo ADF Nostromo ADF 25 Mar 2009 0 (0 Votos)

    Hace años en la revista muy interesante publicarón un artículo sobre volantes de inercia como dispositivos para almacenar energía, pero no se ha vuelto a saber nada nuevo. Tienen el inconveniente del peso que tienen que tener y la velocidades a las que gira, lo que implica que el material también se expande por la propia fuerza centrífuga. Lo veo como una idea que está ahí pero que le falta encontrar el material adecuado para llevarla a cabo.

  11. 11 Rober Rober 26 Mar 2009 0 (0 Votos)

    Creo recordar de un documental de la tele que usaben estos volantes de inercia precisamente para estabiliar barcos (de pesca deportiva, si mal no recuerdo), quizá el problema del efecto giroscópico esté solucionado y así debe ser cuando lo van a usar en la F1.

    Pero como dice dr_cooke lo veo muy, muy, peligroso. Sólo hay que ver el estropicio que monta una simple rueda cuando sale “volando”.

    Bueno, desde la tele creo que no habrá peligro…

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