contrapeso centrífugo

Un volante es una masa pesada, generalmente de acero o hierro fundido, que gira alrededor de un eje central y se mueve hacia afuera a medida que aumenta la velocidad de rotación. El movimiento hacia afuera es impulsado únicamente por la fuerza centrífuga, sin resortes ni restricciones externas; la gravedad y la inercia hacen el resto. Los volantes se encuentran en reguladores, embragues y ciertos tipos de reguladores de velocidad donde su movimiento radial debe ser proporcional a la velocidad del eje.

La aplicación más común es el regulador centrífugo, donde dos o más volantes se balancean hacia afuera a medida que aumenta la velocidad, accionando un varillaje mecánico que ajusta el acelerador o el suministro de combustible. Las primeras máquinas de vapor utilizaban reguladores simples de dos pesos con brazos que giraban sobre el propio eje giratorio. Las versiones modernas pueden tener geometrías más complejas, pero el principio no ha cambiado: mayor velocidad de giro equivale a mayor aceleración centrífuga, lo que equivale a mayor desplazamiento radial.

Construcción y Comportamiento

Un volante típico consiste en una masa montada en un brazo o pivote que le permite deslizarse o balancearse radialmente. El brazo suele estar unido al eje giratorio, y la distancia del peso al eje a una velocidad dada está determinada por el equilibrio entre la fuerza centrífuga, el peso de la masa y cualquier resistencia mecánica en el pivote. Añadir masa aumenta la fuerza hacia afuera; aumentar el diámetro del eje la reduce. La relación no es lineal porque la fuerza centrífuga depende del cuadrado de la velocidad de rotación.

La fricción en la articulación del pivote y la resistencia del aire causan histéresis, lo que significa que el peso no vuelve exactamente al mismo radio cuando la velocidad disminuye que cuando la velocidad aumentaba. Este retraso debe entenderse en el trabajo de reguladores de precisión. El desgaste en el pivote también aumenta gradualmente la fricción, lo que puede hacer que el regulador responda lentamente o no mantenga un control de velocidad estable con el tiempo.

El término volante proviene del sector de las máquinas herramienta, donde los pesos literalmente vuelan hacia afuera a alta velocidad. Es distinto de un contrapeso, que está fijo en su lugar para equilibrar los componentes giratorios. Un volante siempre es móvil; un contrapeso siempre es estacionario en relación con su carcasa.