Calculadora de almacenamiento de energía en volantes

Un volante almacena energía como energía cinética de rotación. La energía ideal equivale a la mitad del momento de inercia multiplicado por el cuadrado de la velocidad angular. Esta calculadora acepta la inercia en kilogramos metro cuadrado y la velocidad en revoluciones por minuto. Convierte la velocidad a radianes por segundo, aplica la ecuación cinética y presenta el resultado en julios, kilojulios y vatios-hora. Estas conversiones facilitan comparar un rotor mecánico con cantidades de almacenamiento eléctrico o térmico. El momento de inercia describe cómo se distribuye la masa alrededor del eje, no solo cuánto pesa el volante. Alejar la misma masa del eje aumenta la inercia y, por tanto, la energía almacenada a una velocidad dada. Un anillo delgado tiene más inercia que un disco macizo de igual masa y radio exterior. Incluye todos los componentes que giran a la velocidad introducida, como rotor, cubo, eje y accesorios acoplados, o usa una inercia medida del sistema. Las inercias de componentes conectados por engranajes deben referirse a una velocidad de eje común antes de sumarse. La energía crece con el cuadrado de la velocidad. Duplicarla almacena cuatro veces más energía si la inercia no cambia, pero también aumenta mucho las tensiones del material. El diseño real está limitado por resistencia a tracción, fatiga, equilibrado, cargas en rodamientos, dinámica del rotor, contención, pérdidas de vacío y velocidad máxima segura. El cálculo ideal no resta rozamiento de rodamientos, pérdidas aerodinámicas, pérdidas del motor-generador o de la electrónica de potencia, ni la energía que debe permanecer en el rotor para mantener su velocidad mínima de funcionamiento. En un sistema operativo, la energía útil entre dos velocidades es la diferencia entre las energías cinéticas a velocidad máxima y mínima. Potencia y energía son distintas: un volante puede almacenar cierta cantidad de vatios-hora, pero el motor-generador, inversor, rodamientos y límites térmicos determinan la rapidez de carga y descarga. Usa la calculadora para diseño conceptual, prácticas de laboratorio, estimaciones de desaceleración libre y comprobaciones de coherencia. Los rotores rápidos pueden fallar violentamente; los diseños reales requieren análisis de tensiones cualificado, protección contra sobrevelocidad, equilibrado preciso, ensayos protegidos y una contención dimensionada para la máxima energía creíble del rotor.