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29 de mayo de 2013

Girobuses: cuando recargaban autobuses "dándoles cuerda"

Hay muchas formas de almacenar energía, aunque la más común es en forma química o electroquímica. Son las usadas en el combustible de los vehículos de combustión interna o en las baterías del móvil, por ejemplo. Otros tipos de almacenamiento son la energía potencial (en centrales hidroeléctricas), energía elástica (los muelles de un reloj de cuerda), etc.

A lo largo de la historia ha habido alternativas de lo más curiosas para intentar mover nuestros vehículos de forma económica y sostenible explotando distintas fuentes de energía, como en el ejemplo que os traigo hoy: autobuses que andan con energía cinética guardada en un volante de inercia.

¿Qué es un volante de inercia? Es tan simple como una rueda diseñada para girar con el mínimo rozamiento posible. El tipo de energía que almacena es del tipo cinético: se recarga empujándola de alguna forma para que gire cada vez más rápido. Como la energía cinética rotacional es:



se ve que a mayor velocidad (ω) mayor la energía almacenada. El otro parámetro (Ix) depende de la forma física que tenga el volante.

Uno de los diseños más fáciles de entender consiste en un motor eléctrico acoplado al disco del volante de inercia. Aplicando electricidad se recarga el volante al hacerlo girar cada vez más rápido. Al desconectar la alimentación, el mismo motor puede actuar de generador y vuelve a convertir el movimiento del volante en corriente eléctrica, frenando más al disco cuanta más corriente se extraiga.

Os dejo un vídeo de un sistema inercial casero que demuestra este concepto, reutilizando un motor (brushless) de un ventilador de PC. Primero se aplica tensión para almacenar la energía y luego se extrae para dar alimentación a un LED:



 En la práctica, el límite de este tipo de "baterías cinéticas" está limitado por cuestiones de seguridad por un lado (¿te fiarías de llevar en tu coche un pesado disco girando a alta velocidad?) y por tiempo de almacenamiento, ya que cualquier rozamiento por pequeño que sea va disipando la valiosa energía en inútil calor.

Prototipos desarollados por la NASA han alcanzado 41.000rpm (es decir, ¡unas 683 vueltas por segundo!), pero incluso con suspensión magnética del rotor para limitar el rozamiento dentro de un compartimento al vacío, a las pocas horas se acaba disipando gran parte de la energía en forma de calor. En un vehículo real se tendría el inconveniente adicional de que el movimiento provocaría un rozamiento extra, debido al efecto giroscópico.




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Ciencia Explicada

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