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ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL

(ESPOL)

INSTITUTO DE CIENCIAS FISCAS

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y CIENCIAS DE LA PRODUCCION

CONJUNTO DE POLEAS FIJAS Y MOVILES

(POLISPASTO)

NOMBRE DE LA CATEDRA: FISICA

NOMBRE DEL DOCENTE: MASTER EN FISICA MEDICA EDUARDO MONTERO

FECHA: 16 DE AGOSTO DE 2013

NOMBRE DE LOS INTEGRANTES:

JACHO ALVARADO DIEGO ABEL

JARA DAVILA FABIAN ENRIQUE

MONTESDEOCA GERMAN ANDRES MIGUEL

SENGE CESAR

LEON MAISINCHO ANDRES

NARVAEZ MACHUCA ADRIAN RAFAEL

RODRGUEZ RONALD

INTRODUCCION

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A lo largo de la historia la humanidad ha tenido que llevar grandes retos físicos para la elaboración

de estructuras, y para esto ha tenido que superar muchas adversidades que tienen que ver con el

transporte de objetos cuyas magnitudes son demasiadas como para que el hombre con sus propias

fuerzas lo resuelva, pero poseemos la inteligencia para acontecer lo que nos rodea y darnos cuenta

de la ventaja que nos atesora la naturaleza propia de las cosas

De poco en poco y con la trascendencia de largos años se ha ido creando varios artilugios que

aprovechan las propiedades físicas de la naturaleza para el beneficio en las metas del ser humano ,

tenemos como por ejemplo uno de los más trascendentales como la creación de chispas que se crea

al entrechocar una piedra dura como el llamado pedernal o sílex, con otra roca en hierro, como

la pirita o la marcasita (el llamado eslabón).Al producir estas chispas se crea algo llamado

producción de energía física en contacto.

Otra gran Azaña del hombre para llegar a donde estamos hoy, ha sido la rueda que es una pieza

mecánica circular que gira alrededor de un eje. Puede ser considerada una máquina simple, y forma

parte del conjunto denominado elementos de máquinas, con este gran salto el hombre pude

movilizar grandes magnitudes haciendo menos esfuerzo , poco a poco se descubre las propiedades

de la física que nos ayudan aprovechar toda la energía disponible a nuestro alrededor

Descubierta la rueda podemos dar introducción a las poleas, ¿qué son? , Según definición de Hatón

de la Goupillière, «la polea es el punto de apoyo de una cuerda que moviéndose se arrolla sobre ella

sin dar una vuelta completa», en termino más simples es una maquina simple que se basa en una

rueda en donde se aprovecha la tracción para transmitir una fuerza

Si usa de esta manera la polea tiene fines pequeños y pocos ambiciosos , pero el hombre ha

demostrado saber aprovechar las herramientas que le da la naturaleza con inteligencia y creo los

polipastos , que no es más que un conjunto de poleas simple que permite levantar objetos muy

pesados con una fuerza mucho menor al peso de la misma , y gracias a esto se pudieron muchos

más aparatos como, los aparejo utilizado para izar y bajar botes , se usan poleas en los teleféricos ,

en las maquinas que hayamos en los gimnasios , en maquinas de efectos encadenados , en las

tirolinas ,etc..

INDICE

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1. DESARROLLO DEL TEMA……………………………………………………… 3

1.1POLIPASTO.………………………………………………………………………. 3

1.2. TIPOS DE POLIPASTO…………………………………………………………. 7

1.2.1. SEGUN SU NUMERO DE RAMALES……………………………………….. 7

1.2.2. SEGÚN EL MATERIAL DE LOS RAMALES……………………………….. 7

1.2.3. SEGUN LO QUE APLIQUE LA POTENCIA A LA MAQUINA...................... 7

1.2.4. SEGUNLA FORMA EN QUE MULTIPLICAN LA FUERZA……………… 7

2. APLICACIONES…………………………………………………………………… 11

2.1. ¿PARA QUE SE UTILIZA UN POLIPASTO?...................................................... 11

3. ELEMENTOS PARA LA CONSTRUCCION DEL POLIPASTO………………… 13

4. PRESUPUESTO DE LOS MATERIALES COMPRADOS……………………....... 13

5. PROCEDIMIENTO DE LA CONSTRUCCION DEL POLIPASTO………………. 13

6. CONCLUSION……………………………………………………………………….. 15

7. REFERENCIAS CONSULTADAS………………………………………………....... 15

8. ANEXOS………………………………………………………………………………. 16

1. DESARROLLO DEL TEMA

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1.1. POLIPASTO

Un aparejo o polispasto es una máquina compuesta por dos o más poleas y una cuerda, cable o

cadena que alternativamente va pasando por las diversas garruchas de cada una de aquellas. Se

utiliza para levantar o mover una carga con una gran ventaja mecánica, porque se necesita aplicar

una fuerza mucho menor que el peso que hay que mover. Esta máquina, mecánicamente llamada

«funicular» es una de las de mayor potencia que se conocen.

Por definición, cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo (F) y lo desplaza una cierta distancia (r) se

dice que se realiza un trabajo mecánico

L=F*r

Para izar material, rescatar un herido o un compañero que ha caído en una grieta se ejerce un

trabajo mecánico, ya que desplazamos un peso (entiéndase peso como una masa bajo la influencia

de la gravedad, P=m*g) una cierta distancia.

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Las poleas fijas se utilizan para modificar la dirección del movimiento y reducir el rozamiento de la

cuerda en los cambios de sentido. Con este tipo de poleas no se disminuye la fuerza, sólo se desvía.

En este caso la distancia que recorre el peso es el mismo que la distancia de tiro.

F=P

La ventaja de utilizar poleas fija viene del hecho que podemos ayudarnos de nuestro propio peso

corporal para ejercer la fuerza de tiro. Las poleas móviles tienen movimiento de traslación y la

carga se reparte por igual sobre los segmentos de la cuerda, por lo que el esfuerzo se reduce (se

multiplica la fuerza).

F=P/2

Atendiendo a la fórmula del trabajo mecánico, para un trabajo determinado al reducir la fuerza

ejercida, se incrementará la distancia del recorrido. Por otro lado para elevar una carga se debe

hacer fuerza en sentido ascendente (más incómodo y poco efectivo) Como el polipasto es el

resultado de la combinación de los dos tipos de poleas, se beneficia de la ventaja de ambos

sistemas: "disminuir el esfuerzo y una correcta dirección de tiro" En función del número de poleas

móviles que formen el conjunto se tendrá una mayor desmultiplicación de la fuerza ejercida.

Es así como se habla de métodos

2:1 (polipasto en C o polea móvil), en el que se aplica la mitad del esfuerzo para izar una

carga, en relación a si se aplicase directamente (sin polea).

3:1 (o polipasto en Z o N) aplican un tercio

4:1 aplican un cuarto y así sucesivamente (desmultiplicaciones).

No debe perderse de vista la cantidad de cuerda efectiva que se recupera, en el caso 2:1 es el doble

en relación al método de izado directo (1:1), es decir para izar la carga 1 metro, se debe recuperar 2

metros de cuerda. En 3:1 la cuerda recuperada es tres veces mayor y en 4:1 es cuatro veces mayor.

El número de poleas pueden llegar a ser un inconveniente porque la distancia a la que puede

elevarse una carga de pende de la distancia entre las poleas. Los equipos de rescate para evitar este

problema utilizan poleas fijas y móviles acopladas en ejes comunes. En la práctica el máximo

número de poleas móviles que se utilizan es de 4, siendo el más habitual el de 1 o 2 poleas móviles.

Cabe destacar que estos cálculos son bajo situaciones ideales ya que se considera que la masa de la

cuerda y de la polea son despreciables, que no existe rozamiento en el giro de la polea sobre su eje

ni entre la polea y la cuerda que realiza el esfuerzo, que el radio de la poleas es igual y que no existe

dinamismo en la cuerda, por lo que los datos obtenidos en la laboratorio no alcanzan el valor

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teórico, aunque como su magnitud es muy inferior a la del esfuerzo conjunto de la polea y la cuerda,

los valores no son muy distantes (Ej. En lugar de obtener un factor de desmultiplicación de 2, se

obtiene 1.8).

Lo que si que influye verdaderamente es la dirección de tiro (y esto no lo tiene todo el mundo en

cuenta). En las suposiciones anteriores se ha considerado que la dirección de tiro y la carga se

encontraban paralelas. Pero si no se cumple este requisito la fuerza depende del ángulo. Para

simplificar supongamos una polea móvil:

F = P x cos a / 2

Con lo que al variar el ángulo "a" obtendremos distintas ganancias mecánicas:

0º -> P/2

30º-> P/1.7

45º-> P/1.4

60º -> P

De esta forma cuanto mayor sea el ángulo menor será la ganancia. Evidentemente el ángulo óptimo

será el de 0º. Por último, otro factor influyente es el rozamiento de la cuerda en terreno inclinado o

en el labio de una grieta. Este valor no es fácilmente cuantificable, pero su influencia es

significativa.

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1.2. TIPOS DE POLIPASTO

1.2.1. Según su número de ramales:

Polipasto (aparejo sencillo)

Polipasto (aparejo doble)

- Polipasto (aparejo sencillo).-Cuando una de las poleas no tiene más que una garrucha o es

un montón

- Polipasto (aparejo doble) .- Según el número de vueltas que da la cuerda en las poleas se

llaman de cuatro, de seis, etc. cordones o (guarnes), tomando también con relación al objeto

y a la forma en que se aplica un sobrenombre o denominación particular como las de

(aparejo de gancho), (aparejo de rabiza), (aparejo de burel y estrobo), etc.

1.2.2. Según el material de los ramales, los polipastos pueden ser:

Cuerda.

Cable.

Cadena.

1.2.3. Según lo que aplique la potencia a la máquina pueden ser:

Manuales.

Palanca.

Eléctricos.

1.2.4. Según la forma en que multiplican la fuerza, los aparejos más comunes son:

- Aparejo factorial: la fuerza desarrollada es proporcional a la cantidad de poleas móviles.

También llamado aparejo en serie, está formado por un número de poleas fijas sobre una

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misma montura y otras tantas poleas móviles también colocadas sobre una misma montura,

de la cual pende la carga a levantar. La resistencia Q está formada por dicha carga y el peso

de la parte móvil del aparejo. La figura muestra un aparejo con dos poleas fijas y dos

móviles. La fuerza P que se debe realizar, es en este caso, la cuarta parte de la fuerza Q,

está sostenida por cuatro cuerdas cuyas tensiones son iguales. En general, si el número de

poleas móviles que se encuentran fijas entre si es N (coplanarias o en paralelo), la fuerza P

será:

- Aparejo potencial: corresponde a 2 elevado al número de poleas. El aparejo potencial, es

una máquina simple utilizada para mover en forma ascendente o descendente (con

modificaciones se puede adaptar a movimientos horizontales), elementos cuyo elevado

peso, impide que sea movido por la fuerza de un humano sin ayuda mecánica. Un aparejo

potencial consta básicamente de una polea fija anclada a un punto resistente que se

encuentre a mayor altura que el elemento que se desea mover, y una o varias poleas

móviles. La polea fija se enhebra mediante una cuerda (soga o maroma), una cadena o un

cable de acero, que en un extremo está anclado al mismo punto que la polea, pero que en su

recorrido abraza a una segunda polea, y cuyo otro extremo es en el que se realiza la fuerza

de tracción (acción). Esta segunda polea es del tipo flotante, y de su centro, pende una

segunda soga, maroma, cadena o cable de acero, que posee su otro extremo anclado a la

superficie antes mencionada. De esta forma, pueden colocarse tantas poleas como sean

necesarias, teniendo en cuenta que por cada polea que se agrega, el peso se reduce a la

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mitad del peso que actúa sobre la polea anterior. El elemento a mover, está aplicado, sobre

el eje de la última polea del tren de poleas.

Como se ha mencionado un aparejo potencial genera una ventaja mecánica y la fórmula

para su cálculo es:

Donde T representa la fuerza a realizar, P es el peso del elemento a mover y n es la cantidad

de poleas móviles que poseemos. La desventaja del uso de un aparejo potencial es que el

espacio recorrido por la carga es notablemente menor que la longitud de cuerda que pasa

por la polea fija. Concretamente la relación de longitudes es la inversa de la razón que se da

en la ventaja mecánica:

- Aparejo diferencial: depende de la diferencia de radios entre las dos poleas que lo forman.

se compone de dos poleas de distinto radio caladas sobre el mismo eje y recibe esta

denominación porque la potencia necesaria para elevar el peso es proporcional a la

diferencia entre dichos radios; más aún, la máquina no funciona si los radios no son

distintos. La cuerda, mejor cadena, es cerrada y se pasa primero por la garganta de la polea

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mayor (1-2) y luego por la polea móvil que sustenta la resistencia (2-3), retorna a la polea

diferencial pasándose por la garganta de la menor (3-4) y finalmente se enlaza con el ramal

sobre el que se aplica la potencia (4-1). Al aplicar la potencia en la dirección indicada en la

figura, los ramales 1 y 3 descienden mientras que 2 y 4 ascienden.

A igual conclusión hubiéramos llegado calculando directamente el brazo de palanca d de la

resistencia, ya que si la polea móvil pende libremente quedará centrada entre los puntos de

apoyo de los ramales 2 y 3, es decir

La ventaja mecánica es inversamente proporcional a la diferencia de radios de las poleas de

modo que cuanto menor sea dicha diferencia mayor será la ventaja mecánica y menor la

fuerza necesaria para elevar el peso. En el caso límite, cuando 

R = r, el sistema se encuentra en equilibrio sin necesidad de realizar ninguna fuerza

(P = 0) si bien, por mucho que tiremos de la cuerda o cadena la carga no se elevará ya que

la longitud de cuerda halada será la misma en los cuatro ramales.

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2. APLICACIONES

2.1. ¿Para qué se utiliza un polipasto?

Se utilizan en talleres o industrias para elevar y colocar elementos y materiales muy pesados en las

diferentes máquinas-herramientas o cargarlas y descargarlas de los camiones que las transportan.

Suelen estar sujetos a un brazo giratorio acoplado a una máquina, o pueden ser móviles guiados por

rieles colocados en los techos de las naves industriales.

Los polipastos tienen distintas capacidades de elevación dependiendo de la carga que pueden llegar

a levantar. Es posible aumentar la capacidad de elevación aumentando el número de ramales de un

polipasto. Por ejemplo, un polipasto de 500 Kg con un ramal puede tener una capacidad de sólo 500

Kg, pero si se configura con dos ramales y se utilizan los accesorios adecuados el mismo polipasto

puede levantar 1000 Kg. Para poder alcanzar capacidades muy altas de elevación a veces es

necesario el uso de un conjunto de varios polipastos con varios ramales junto a una pasteca especial.

Como se ha comentado en el apartado anterior utilizaremos polipastos en aquellas situaciones en las

que queramos desplazar una carga reduciendo nuestro esfuerzo. Y no solamente en las industrias o

talleres se ve la utilización del polipasto por ejemplo las típicas situaciones en montaña son:

Maniobras de izado de material: Es una maniobra más bien "penosa". Consiste en remontar la

mochila o petate/s desde una reunión. El izado de material es más bien propio del bigwall, la

escalada en solitario y espeleología, pero podemos encontrarnos con situaciones comprometidas en

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las que sea conveniente escalar sin mochilas e izarlas posteriormente. Hay que tener en cuenta que

el polipasto nos ayudará a reducir el esfuerzo pero no evitará que la carga se pueda enganchar.

Maniobras de rescate: Las maniobras de rescate son maniobras complejas. Si el accidentado puede

auto rescatarse (descender, remontar una grieta, etc.) siempre será preferible, pero en caso contrario

deberemos tener en cuenta la posible su posible colaboración, ya esto condicionará en gran medida

el tipo de actuación.

En rescate existen multitud de soluciones, pero una de las más típicas es la maniobra de rescate de

un compañero caído en una grieta. También es cierto que los equipos de rescate profesionales

utilizan mecanismos específicos como poleas combinadas para un uso más intensivo y eficiente

(pero el principio físico es el mismo) Otras maniobras: Los polipastos también se utilizan para

tensar tirolinas y son ampliamente utilizados por los amantes del 4x4 para remolcar vehículos que

han quedado atrapados. Aunque en este caso suelen aprovechar los cabestrantes que llevan

incorporados, pero los principios de aplicación son el mismo, por lo que merece tener la mente

abierta a posibles situaciones en las que sea necesario desmultiplicar una carga.

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3. ELEMENTOS PARA LA CONSTRUCCION DEL POLIPASTO

Los elementos utilizados para la elaboración del polipasto son:

6 poleas metálicas de 1’1/2’’

7 metros de cuerda de 1/4’

Un tubo metálico 1’1/4’’ ( 6 metros)

Máquina de soldadura eléctrica

4. PRESUPUESTO DE LOS MATERIALES COMPRADOS

CANTIDAD MATERIAL PRECIO UNITARIO TOTAL

6 Polea de 1’1/2’’ $ 1.40 $ 8.40

7 Metro de cuerda de ¼’ $ 0.10 $ 0.70

1 Tubo metálico de 1’1/4’’ $ 14.85 $ 14.85

5. PROCEDIMIENTO DE LA CONSTRUCCION DEL POLIPASTO

Primeramente se procede a construir la estructura que sostendrá todo el conjunto de poleas, tanto las

fijas como las móviles. Para esto se requiere del tubo metálico, el cual una vez ya tomadas las

medidas se tiene que doblar para formar la estructura a manera de arco. Luego se deben colocar

soportes en la parte de la base con el fin de que el arco formado por el tubo se mantenga de pie.

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Una vez ya terminada la estructura, procedemos a ubicar las poleas fijas en la misma, de manera en

que las poleas (fijas) queden soldadas a la estructura, verificando que estas puedan soportar el peso

mínimo requerido (19.6N).

Cuando la estructura ya este con las poleas soldadas, tendremos que colocar la cuerda en ellas junto

con las poleas móviles, siguiendo el diseño realizado anteriormente. Además también colocamos el

cesto, previamente elaborado, en el sistema en el cual se colocará la masa a comparar. Ya que

hemos terminado de hacer toda la estructura junto con el sistema de poleas tendremos:

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6. CONCLUSION

El sistema de poleas o también llamado polipastos es una herramienta muy útil ya que nos sirve

para poder mover un cuerpo con gran ventaja mecánica esto quiere decir que podemos levantar un

objeto aplicando una fuerza menor al peso del objeto con la ventaja de poder utilizar nuestro propio

peso corporal para ejercer la fuerza de tiro o para levantar cargas industriales de enorme peso poder

utilizar una fuerza de tiro considerablemente menor.

Actualmente el uso de polipastos ha hecho posible el desarrollo en diferentes campos ahorrándonos

tiempo y con esto nos economiza los costos que podría invertirse en otros ámbitos.

En conclusión los polipastos han sido una valiosa invención que ha contribuido enormemente en la

evolución industrial ya que estos han facilitado las cosas de una manera simple y económica

, sin comentar que las investigaciones actuales están llevando a la creación de polipastos tan

avanzados que la carga de un edificio entero e incluso más, dejara de ser un sueño dentro de

algunos años, y pasara a ser una realidad gracias a los nuevos materiales que se están

implementando en la investigación de los polipastos en este momento.

7. REFERENCIAS CONSULTADAS

1. PROFETEC10. Fecha desconocida. Slideshare.

http://www.slideshare.net/profetec10/polipastos-1-eso

2. AGUITO, Alberto. 06/07/2006. Aguito, Diario de rutas alpinas.

http://aguito.madteam.net/articulos/2006-06/polipastos-ejemplos-practicos/

3. http://www.bezabala.es/descargas/10polipastos.pdf . Fecha desconocida.

4. http://www.principia-malaga.com/k/images/pdf/poleas.pdf . Fecha desconocida.

5. http://www.educa2.madrid.org/web/educamadrid/principal/files/a1c18b06-dde8-4e44-98a0-

49f0e0f2c425/M%C3%81QUINAS%20Y%20MECANISMOS/M%C3%A1quinas%20y

%20mecanismos.pdf. Fecha desconocida. Aula de tecnologías.

6. http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/NTP/Ficheros/

001a100/ntp_078.pdf Fecha desconocida. Ministerio de trabajo y asuntos sociales de

España.

7. HIERRO, J. Fecha desconocida. Polipastos.

http://www.iesjosehierrogetafe.com/dep/tecnologia/mecanismos/polipasto.htm

8. ORDOSGOITIA, J. Fecha desconocida. Slideshare.

http://www.slideshare.net/joseordos/polipasto-8166024

9. http://solutionlift.net/polipastos_6.html Fecha desconocida. Ventas Solutionlift.

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8. ANEXOS

Prueba de las poleas, antes de soldarlas Pruebas del sistema de poleas, con los pesos teóricos

Pesas utilizadas para la demostración del proyecto

Diseño y prueba de la canasta para las masas

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Modificación a las poleas para mejor uso y adaptación al sistema

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Diseño del proyecto, considerando el

sistema ideal

Cálculos teóricos del proyecto, para hallar la masa a

comparar