Balance térmico de frenado

Introduce la masa del vehículo y sus velocidades antes y después de un frenado. Elige el porcentaje de la energía cinética extraída que llega a los discos considerados, e introduce la masa combinada de exactamente esos discos.

Con las velocidades convertidas de km/h a m/s, la energía cinética de traslación extraída es ΔE = ½m(v₀² − v₁²). El calor en los discos elegidos es Q = (f/100)ΔE. Su aumento medio idealizado de temperatura es ΔT = Q/(M c), donde M es su masa total y c su calor específico constante en J/(kg·K). Un aumento de 1 K equivale a una diferencia de temperatura de 1 °C.

Para dos discos de 4 kg cada uno, introduce 8 kg y la fracción de energía que va a ese par. No vuelvas a dividir por el número de discos. La fracción es tu hipótesis; la herramienta no estima el reparto de calor, la regeneración ni otras pérdidas. El valor por defecto 100 % asigna toda la energía cinética de traslación extraída a los discos elegidos. El calor específico por defecto de 460 J/(kg·K) es un ejemplo editable, no una especificación de material.

Ejemplo: 1200 kg, 108 → 72 km/h, una fracción del 60 %, 12 kg de discos y 500 J/(kg·K) dan ΔE = 300 kJ, Q = 180 kJ y ΔT = 30 K. Velocidades iguales o una fracción nula dan un resultado cero válido.

El modelo supone calentamiento uniforme y calor específico constante. Omite la refrigeración, la energía de rotación y los cambios de altitud. No da ni la temperatura superficial máxima ni una temperatura final absoluta, y no puede establecer la seguridad ni la idoneidad del frenado. Los intervalos de entrada son límites de cálculo, no intervalos de funcionamiento homologados: masa del vehículo 1–100000 kg; velocidades 0–500 km/h con final ≤ inicio; fracción 0–100 %; masa total de discos 0,01–1000 kg; calor específico 1–5000 J/(kg·K).

Fuentes: NASA Glenn: conservation of energy; MIT: specific heats; OpenStax: heat and specific heat.

Restablecer recupera los valores del ejemplo. Editar una entrada borra el resultado anterior. El balance muestra la energía cinética retirada, el calor en los discos elegidos y su capacidad térmica total.