Check the new version here

Popular channels

El girobús (tecnologia obsoleta)


Los dispositivos que fundan su acción en el uso de volantes de inercia para mover vehículos tienen una historia no muy conocida pero sí lejana. Las baterías de inercia, esos parientes lejanos de ciertos sistemas regenerativos de los ferrocarriles o de algunos tipos de KERS montados en coches de Fórmula 1, han venido siendo una promesa energética desde hace décadas. En este caso estamos ante una idea sencilla que “da mil vueltas”, literalmente, a la hora de encontrar nuevos métodos para almacenar energía.

Sistema de volante cinético, motor eléctrico y cámara del girobús construido en Suiza a mediados del siglo XX.

Una batería inercial almacena energía cinética utilizando un volante de inercia, de ahí su nombre. El mencionado volante viene a ser un disco dotado de una gran masa que gira a gran velocidad. Si ese giro viene asistido por un eje unido al soporte del sistema por rodamientos de gran calidad (hoy día se emplean sistemas magnéticos en cámaras de vacío y discos de materiales avanzados), el volante puede mantener su giro durante mucho tiempo, almacenado energía cinética con ello. El volante puede girar a velocidades increíbles de decenas de miles de revoluciones por minuto, claro que, nuevamente, eso es en el caso de las baterías de inercia actuales, que son un prodigio de la técnica. Hace décadas se intentó aplicar este concepto al transporte urbano y, pese a que los sistemas cinéticos por entonces no estaban tan perfeccionados, cabe decir que los resultados no fueron malos.

El volante comienza a girar a gran velocidad alimentado por un motor eléctrico. La energía cinética acumulada puede ser liberar posteriormente de forma controlada para movilizar un vehículo. Una vez el volante va cediendo esa energía, puede volver a “recargarse”, con el mismo procedimiento, al llegar a un punto de alimentación eléctrica.

girobus_esquema

Esquema del girobús suizo con su sistema de recarga del volante de inercia.

De esa sencilla idea nació el concepto de girobús, que hinca sus raíces en algunos intentos primitivos allá a principios del siglo XX. El girobús hace uso de pesados volantes de inercia para almacenar, y utilizar, la energía que necesita para transportar viajeros. No debe confundirse con un trolebús o con tranvías, puesto que en el caso del girobús no hay tendidos eléctricos que alimenten el vehículo. Simplemente, en ciertos puntos de su recorrido, el girobús se detiene para “repostar”, esto es, pasa unos minutos, o incluso segundos, alimentando un motor eléctrico que hace girar el volante de inercia y, así, acumula energía que empleará para el próximo trecho de su recorrido.

El primer girobús práctico fue desarrollado a finales de los años cuarenta del siglo pasado en Suiza. Se trataba del un vehículo diseñado por la casa Oerlikon pensado para moverse de forma silenciosa en líneas convencionales de autobús, sin necesidad de construir costosas infraestructuras de conducción eléctrica. El girobús se mueve libremente, no depende de cables, sólo necesita “recargar” su sistema de batería cinética cada cierto tiempo.

Prototipo de girobús suizo de principios de los años cincuenta.

Los primeros modelos de girobús empleaban motores diésel instalados en el propio vehículo para alimentar el giro del volante de inercia, que por aquel entonces alcanzaba en torno a las 3.000 revoluciones por minuto. El pesado volante de inercia, con un diámetro algo superior al metro y medio, se instalaba en una cámara situada en el centro del girobús en la que se hacía el vacío o se rellenaba con hidrógeno a muy baja presion, para reducir rozamiento.

Más tarde el sistema mejoró, pasando del motor diésel a un sistema de alimentación por medio de estaciones eléctricas en las paradas. Un juego de conectores se elevaba desde el techo del girobús hasta contactar con el sistema eléctrico. Esto hacía que el motor eléctrico unido al eje del volante de inercia comenzada a “bombear” nueva energía a éste, haciéndolo girar de nuevo, acumulando energía cinética.

Punto de carga del girobús suizo.

Por lo general, una carga llevaba entre treinta segundos y tres minutos de tiempo, a través de un sistema de alto voltaje. Los pasajeros no solían enterarse de las recargas, pues se aprovechaba para instalar los puntos de conexión en algunas paradas seleccionadas de la ruta, ejecutándose la tarea de recarga mientras los pasajeros subían o bajaban del vehículo.

Naturalmente, por mucha energía que se acumule en un volante de inercia, no dura demasiado tiempo cuando hay que emplear esa misma energía “de vuelta” para animar a los motores eléctricos que mueven las ruedas del girobús. Por ello, es necesaria cierta densidad de red en cuanto a puntos de recarga, por lo que las líneas de girobús tenían éxito en tramos urbanos relativamente extensos, pero no así para líneas de larga distancia.

Por lo general, aquellos girobuses suizos recorrían hasta seis kilómetros de media entre puntos de recarga, mientras que para la carga se empleaban normalmente dos minutos, aunque a veces se llegaba hasta cinco. En reposo, el volante de inercia podía seguir girando durante más de diez horas. Tras una parada prolongada, el volante de inercia se recargaba al cabo de poco más de veinte minutos de comenzar a recibir energía nuevamente.

Bien, parece un poco aparatoso ¿no es así? Sin embargo los girobuses tuvieron cierto éxito, eran silenciosos, no contaminaban, no necesitaban vías ni tendidos eléctricos y, en una época en que los combustibles escaseaban tras la Segunda Guerra Mundial, parecían algo con mucho futuro. Durante los años cincuenta, estos curiosos autobuses con volante de inercia se extendieron por diversas líneas de transporte de pasajeros en Suiza y hasta llegó a montarse una línea en Kinshasa, en la actual República Democrática del Congo. La tecnología de los girobuses no ha sido abandonada y hoy día el uso de baterías cinéticas ha logrado un alto grado de refinamiento pero, sin embargo, no han encontrado un hueco en el transporte comercial de nuestros días… al menos todavía.

Más información:
Conceptos mecánicos del girobús (PDF en inglés).
Fotografías y gráficos del girobús suizo.

El siguiente vídeo menciona el girobús que se instaló en África.

link: https://www.youtube.com/watch?v=WV4xiq4a0v8&feature=youtu.be


Hoy día, aún hay quienes diseñan sistemas parecidos a nivel industrial como alternativas a baterías eléctricas en sistemas de SAI (alimentación ininterrumpida):

link: https://www.youtube.com/watch?v=eCtlfj4kMJs&feature=youtu.be


¿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.


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.
+1
2
0
4
2Comments
      GIF
      New