¡En toda la mecánica, nunca hablamos de energía vibratoria desperdiciada! Como vemos en nuestra vida diaria, se desperdicia mucha energía como energía vibratoria en cada motor, por ejemplo, cuando encendemos el motor de nuestro automóvil, comienza a vibrar.
El uso de esta energía aumentaría la eficiencia del motor. Como vemos que gran parte de la energía mecánica se desperdicia en energía vibracional.
Y el motor más eficiente hasta ahora, es de solo aprox. 10% eficiente que es bastante menos.
¿Se puede utilizar la energía vibratoria para obtener un trabajo útil a fin de aumentar la eficiencia del motor? ¿¿Si es así, entonces cómo??
La cantidad de energía perdida por la vibración en el motor de un automóvil suele ser muy pequeña. Puede ver esto fácilmente porque la vibración (y la energía asociada con ella) se disipa en los soportes del motor, y si se disipara una cantidad significativa de energía, los soportes del motor se calentarían, lo cual no sucede. La mayor parte de la ineficiencia se debe a que el ciclo termodinámico utilizado por el motor de un automóvil no es muy eficiente.
Hay casos en los que se utiliza la vibración para realizar un trabajo. Un taladro neumático es un ejemplo obvio.
La física permite cuatro formas de transferir energía desde cualquier sistema (como un motor). Estos son el trabajo, el calor, la materia y la radiación.
La energía se pierde en cualquiera de estas formas. Normalmente, cuando hablamos del trabajo de un motor, hablamos del trabajo del pistón, la parte capturada. El trabajo desperdiciado (trabajo límite realizado por el motor vibratorio en el aire, soportes del motor, etc.) es la energía perdida como trabajo. Esto es lo mismo que la energía que se pierde como calor a través del sistema de enfriamiento, la energía que se pierde como radiación térmica (fotones del motor caliente) y la energía que se pierde con la materia en el escape.
La fracción de esta energía que realmente se puede convertir en trabajo (si ponemos dispositivos de vibración piezoeléctricos, por ejemplo) se llama su exergía. En la mayoría de los casos, la energía es pequeña y/o su exergía (la fracción redimible de esa energía) es aún menor. En el caso de la vibración, la energía es muy pequeña, como otros han mencionado anteriormente.
La mayor ineficiencia en los motores de combustión se debe a la destrucción irreversible de la exergía del combustible (energía en la materia) cuando se convierte en productos de combustión. Después de esto, la energía en el escape (nuevamente energía en la materia) tiene la mayor exergía que generalmente no se captura en los motores de automóviles, sino que se utiliza en los motores de turbina de gas de generación de energía que utilizan un ciclo de vapor. Luego viene la exergía en la transferencia de calor perdido (enfriamiento en las paredes del cilindro, etc.). Se están haciendo algunos intentos para capturar esta exergía utilizando termoeléctricos. Pero ese es un tema para otra discusión. La vibración y la radiación emitidas por los motores suelen ser muy pequeñas.
No puedo responder a tu pregunta específicamente. Pero sospecho que entre la combustión continua de 4 a 8 cilindros y todas las partes móviles del motor de combustión interna típico, si uno pudiera redirigir convenientemente esa energía vibratoria lejos del motor, se podría mejorar en gran medida la veracidad de funcionamiento del motor. Lo que debería proporcionar beneficios mucho mayores que intentar aprovechar y utilizar la energía generada por las vibraciones.
Una mejor gestión de las vibraciones puede conducir a una gran mejora de la eficiencia. Por lo tanto, se reduce la fricción, el calor, la energía desperdiciada, etc. Al hacerlo, sospecho que se podría lograr una excelente eficiencia mejorada de operación que se traduce en un menor consumo de combustible, menos calor, tasas de tiempo medio entre fallas más largas y una longevidad general mejorada de el motor y todas sus partes.
Inquisitivo