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Todo acerca del volante de inercia del motor

El concepto de utilizar una gran rueda giratoria en los mecanismos más simples para compensar los tirones durante el movimiento, ha sido aplicado por la gente desde la antigüedad. Esta rueda se utilizó, por ejemplo, en el mecanismo del molino o en el torno de alfarero, y más tarde en las máquinas de vapor. Al principio, el volante de inercia fue utilizado en motores de automóviles con el mismo propósito: amortiguar las vibraciones del cigüeñal. Sin embargo, el volante ahora desempeña diferentes funciones a la vez.


Funciones del volante del MCI

El volante motor está montado en el cigüeñal, pero fuera del motor. De esta manera, queda estructuralmente conectado directamente al MCI, al embrague y a la caja de velocidades.

El volante motor desempeña varias funciones a la vez:

  1. Atenuación de las vibraciones de torsión producidas durante el funcionamiento del motor. Cuanto mejor absorba la vibración el volante, menor será la carga en la transmisión y mayor será su vida útil.
  2. Transferencia de momento de fuerza desde el cigüeñal al embrague. El disco de embrague está conectado a la superficie de fricción del volante.
  3. Transferencia de momento de fuerza al cigüeñal desde el motor de arranque. Al arrancar el motor, el motor de arranque se acopla con el engranaje del volante motor para hacer girar el cigüeñal.
  4. El volante motor acumula parte de la energía cinética de rotación y crea una inercia en respuesta al movimiento del automotor. Sin esta "alimentación" inercial, el motor simplemente se detendría en el momento en que los pistones alcanzan los puntos muertos.

Así, en principio, un mecanismo sencillo resultó indispensable para los automóviles ultramodernos. Su única variación a lo largo de los años ha sido el diseño del propio volante de inercia.


Diseño del volante de inercia


Se construyen de una sola masa (convencional), volante de inercia bimasa y ligeros. Cada tipo tiene sus pros y sus contras.


El volante motor monomasa (convencional) es un diseño de generaciones anteriores, formado por un disco de aleación de hierro fundido, sobre el que se prensa en el perímetro un anillo de engranaje de acero. Estos volantes se usaban cuando los motores aún eran "lentos" y no desarrollaban tanta potencia como ahora. Su principal ventaja es su diseño elemental, en el que prácticamente nada se puede romper. Además, el precio es más bajo en comparación con los modelos más modernos. Pero en un motor potente, un volante de inercia simple es ineficaz y sobrecarga la transmisión. Incluso los discos de embrague con muelles amortiguadores no asimilan las vibraciones del cigüeñal con la eficacia necesaria al arrancar y al ralentí. Sin embargo, muchos entusiastas de los automóviles utilizan específicamente el volante monomasa en lugar de bimasa, considerándolo una opción más económica.

El volante bimasa (también conocido como volante de masa dual del inglés Dual Mass Flywheel ZMS, DMF) es un dispositivo moderno que tiene como función amortiguar al máximo todas las vibraciones molestas del cigüeñal en motores potentes con caja de cambios mecánica, lo que favorece el cambio de velocidad y reduce el ruido del motor. Está constituido por dos discos conectados mediante cojinetes radiales y de empuje. Un disco es parte del cigüeñal y el otro es parte del embrague. Entre los discos se encuentra un mecanismo con muelles que absorbe las vibraciones producidas y protege la caja de cambios de las cargas de fluctuantes. En los volantes motor bimasa se utilizan dos tipos de muelles: los muelles menos rígidos absorben energía durante vibraciones moderadas y los más rígidos entran en acción con cargas pesadas. A diferencia de los resortes en el disco de embrague, los muelles de arco del volante son largos y consumen mucha energía, lo que permite que el disco de fricción del volante motor se desvíe (gire) en ambas direcciones en un ángulo de hasta 100 grados con respecto a la posición estática.

El último modelo fabricado es un volante bimasa con amortiguador de péndulo centrífugo. Dentro del volante se instala un péndulo centrífugo, que elimina las vibraciones residuales no absorbidas por los resortes de arco.

  1. De doble fila con contorno interior adicional.
  2. Con amortiguador de péndulo adaptativo.
  3. Con aumento adaptativo de la fricción, para motores de combustión interna pequeños y medianos.
  4. Con toma de fuerza directa para embragues dobles, unidades híbridas y de variador continuo (CVT).

El volante ligero es una idea que viene del automovilismo. Como su nombre lo indica, tiene menos peso en comparación con el volante convencional (aproximadamente 1,5 kg), lo que significa que necesita un poco menos de potencia del motor. El volante ligero está constituido por un solo disco con orificios cerca del borde exterior. Las investigaciones han demostrado que aligerar el interior del volante no tiene sentido: los cortes más cercanos al eje de rotación no interfieren en el ahorro de potencia, pero debilitan toda la estructura. Por el contrario, la disminución del peso y grosor de la parte exterior influirá poco en la resistencia, pero aumentará notablemente la potencia de salida del motor (en un 5% o más). Estos volantes de inercia se utilizan en el automovilismo profesional y para el tuning aficionado, donde son rediseñadas casi todas las partes del automóvil.

Funcionamiento del volante de inercia y posibles averías


Cualquier volante motor, ya sea convencional o bimasa, es un elemento suficientemente confiable y, si se utiliza correctamente, dura tanto como el propio motor. Los fabricantes declaran una vida útil de 350 mil km o más.


La parte débil principal de todos los volantes es la corona, que se desgasta con el tiempo. Los dientes pueden desgastarse o romperse, dando como resultado un característico sonido rechinante al arrancar. La corona es una pieza cambiable y si fuera necesario, podría comprar una nueva y reemplazar la gastada. La vida útil de este componente es de aproximadamente 200 mil km, pero puede verse reducida debido al mal funcionamiento del motor de arranque. Cuando la corona es sustituida después de una reparación, se desmonta el volante y se utilizan nuevos pernos de fijación.

El volante motor sufre averías con mayor frecuencia debido al régimen de funcionamiento incorrecto aplicado al automóvil. En particular, los principales problemas que obligan al propietario del automóvil a cambiar el volante motor son el sobrecalentamiento crítico, la aparición de grietas y desgaste de la superficie de fricción, el sobrecalentamiento y fugas de grasa dentro del volante bimasa, así como la rotura de muelles de arco. Los cojinetes del eje de volante rara vez fallan y pueden considerarse un componente bastante confiable.


se sobrecalienta debido al embrague defectuoso cuando el disco conducido patina, porque los ciclos repetidos de calentamiento-enfriamiento del metal lo debilitan y se agrieta. El sobrecalentamiento puede provocar la deformación del disco, la cual se manifiesta con fuertes vibraciones y "golpes" del embrague a ciertas velocidades. Un solo sobrecalentamiento (por ejemplo, quemadura provocada por el disco conducido, después de la cual se reemplazó el embrague) sin grietas y deformaciones no afecta el rendimiento del volante motor.
El desgaste de la superficie del volante también está asociado con el funcionamiento del embrague: el disco desgastado fricciona el volante con los remaches y esto no se puede reparar, solo el reemplazo es la solución.


Además de los problemas con los nodos adyacentes, una causa común de avería del volante motor es el estilo de conducción: la conducción prolongada a bajas velocidades del motor (cuanto menor es la velocidad del motor, más fuerte es la vibración del cigüeñal), especialmente con carga o remolque, paradas frecuentes apagando el motor. Los especialistas recomiendan arrancar y parar el motor con el pedal del embrague pisado.


Para el volante de inercia en sí, no se prevé mantenimiento. Es inspeccionado visualmente cuando se sustituye el disco de embrague, prestando atención al estado de la corona y la superficie de fricción. Si no hay daños visibles o señales de funcionamiento incorrecto, el volante motor puede utilizarse otra vez. Las reglas principales durante su vida útil son: el uso normal del embrague y de la caja de cambios sin cargas innecesarias, así como el mantenimiento oportuno de las unidades adyacentes. Solo así, el volante motor, cuyo precio está lejos de ser bajo, tendrá una vida útil prolongada.


¿Se puede reparar y recuperar un volante de inercia?


La perspectiva es tentadora: en lugar de un reemplazo costoso, llevar a cabo una reparación mucho más barata, "restaurando completamente" las características del volante motor. Estamos hablando de los diseños bimasa, que son bastante caros. Sin embargo, lamentablemente, la reparación no siempre da el resultado que espera el comprador. Por ejemplo, después de ranurar una superficie de fricción desgastada, el volante de inercia pierde su resistencia de fábrica y puede simplemente quebrar bajo una carga en cualquier momento. Ningún fabricante vende cojinetes, muelles y otros recambios por separado, por lo que no se sabe exactamente con qué fue "restaurado" el volante motor. Es posible que este tipo de reparación se haga antes de la venta del automóvil, para que al principio el nuevo propietario no tenga problemas con el embrague. Y lo que sucederá después, al vendedor no le preocupa.


La perspectiva es tentadora: en lugar de un reemplazo costoso, llevar a cabo una reparación mucho más barata, "restaurando completamente" las características del volante motor. Estamos hablando de los diseños bimasa, que son bastante caros. Sin embargo, lamentablemente, la reparación no siempre da el resultado que espera el comprador. Por ejemplo, después de ranurar una superficie de fricción desgastada, el volante de inercia pierde su resistencia de fábrica y puede simplemente quebrar bajo una carga en cualquier momento. Ningún fabricante vende cojinetes, muelles y otros recambios por separado, por lo que no se sabe exactamente con qué fue "restaurado" el volante motor. Es posible que este tipo de reparación se haga antes de la venta del automóvil, para que al principio el nuevo propietario no tenga problemas con el embrague. Y lo que sucederá después, al vendedor no le preocupa.


Finalmente, cabe señalar que los volantes bimasa tienen una vida útil bastante larga, pero, a diferencia de los convencionales, no soportan cargas pesadas constantes. Si el automóvil se usa para viajar de la casa al trabajo y a la casa de campo, un volante de inercia de bimasa será la mejor opción para garantizar la comodidad y seguridad de la caja de velocidades.

Perepolkin Pavlo
Perepolkin Pavlo
16.10.2020 - 12 min
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