TransmisionesLos elementos de máquinas flexibles, como bandas, cables o cadenas, se utilizan para la transmisión de potencia a distancias comparativamente grandes. Cuando se emplean estos elementos, por lo general, sustituyen a grupos de engranajes, ejes y sus cojinetes o a dispositivos de transmisión similares. Por lo tanto, simplifican mucho una máquina o instalación mecánica, y son así, un elemento importante para reducir costos.

Además son elásticos y generalmente de gran longitud, de modo que tienen una función importante en la absorción de cargas de choque y en el amortiguamiento de los efectos de fuerzas vibrantes. Aunque esta ventaja es importante en lo que concierne a la vida de una máquina motriz, el elemento de reducción de costos suele ser el factor principal para seleccionar estos medios de transmisión de potencia.

TRANSMISIONES POR CADENAS.

Dentro de las transmisiones mecánicas con enlace flexible entre el elemento motriz y la máquina movida se encuentra la transmisión por cadena como una de las más utilizadas para trasmitir potencia mecánica de forma eficiente, con sincronismo de velocidad angular entre los elementos vinculados y cuando existe demanda de grandes cargas en los accionamientos.

La transmisión por cadena está compuesta de una rueda dentada motriz, una o varias ruedas dentadas conducidas y un tramo de cadena unido por ambos extremos que engrana sobre las ruedas dentadas. La flexibilidad de la transmisión es garantizada con la cadena, la cual consta de eslabones unidos por pasadores, que permiten asegurar la necesaria flexibilidad de la cadena durante el engrane con las ruedas dentadas. En el caso más simple, la transmisión por cadena consta de una cadena y dos ruedas dentadas, denominadas ruedas de estrella, ruedas dentadas o sprockets, una de las cuales es conductora y la otra conducida.

Adicionalmente a las transmisiones por cadenas se le incorporan cubiertas protectoras (guarderas). En casos de transmisiones que trabajan muy cargadas y a elevadas velocidades se emplean carcazas donde la cadena es lubricada por inmersión o con surtidores de aceite a presión aplicados en las zonas de inicio del engrane entre la cadena y las ruedas dentadas.

En el caso de guarderas o carcazas, la envoltura no debe dificultar la regulación del tensado de la cadena para compensar el estirado de ella, producto del desgaste de sus eslabones y articulaciones. Generalmente, en las transmisiones por cadenas una de las ruedas es desplazable para garantizar el tensado adecuado de la cadena, de no ser así, se introducen dispositivos reguladores de la requerida tensión de la cadena. Habitualmente, con auxilio de dispositivos reguladores se puede compensar el alargamiento de la cadena hasta la longitud de dos eslabones, después de esto es conveniente quitar dos eslabones de la cadena y situar el dispositivo regulador en posición inicial.

Las transmisiones por cadenas tienen gran utilidad en las máquinas de transporte (bicicletas, motocicletas y automóviles), en máquinas agrícolas, transportadoras y equipos industriales en general. Algunas de las ventajas que presentan las transmisiones por cadenas al ser comparadas con otras transmisiones de enlace flexible, como las transmisiones por correas y poleas, son:

Dimensiones exteriores son menores. Ausencia de deslizamiento.Alto rendimiento.Pequeña magnitud de carga sobre los árboles.

Posibilidad de cambiar con facilidad su elemento flexible (cadena).

En cambio, a las transmisiones por cadenas se les reconoce como

inconvenientes que: Pueden ser un poco ruidosas.Requieren de una lubricación adecuada.Presentan cierta irregularidad del movimiento durante el funcionamiento de la transmisión. Requiere de una precisa alineación durante el montaje y un mantenimiento minucioso.

Según su aplicación, las cadenas pueden ser divididas para su estudio en tres grupos:

Cadenas de carga: Son empleadas para suspender, elevar y bajar cargas. Ellas son empleadas predominantemente en las máquinas elevadoras de carga. Estas trabajan con bajas velocidades (hasta 0,25 m/s) y grandes cargas. Son construidas de eslabones simples, generalmente redondos o de bridas sencillas.

Dimensiones de algunas cadenas de carga con eslabones redondos según DIN 766 y capacidad de carga declarada por la firma española YUK1.

1 YUK, Cadenas YUK (catalogo técnico), Valencia, 1994.

Cadenas de tracción: Son empleadas para mover cargas en las maquinas transportadoras, trabajan con velocidades medias (hasta 2−4 m/s). En su fabricación se emplean eslabones de pasos largos, usualmente entre los 50 y 1000 mm.Cadenas de transmisión de potencia: En estos accionamientos, la cadena y la rueda son usadas como engranaje flexible para trasmitir torque desde un eje de rotación a otro. Generalmente son empleados eslabones pequeños y de gran precisión en sus dimensiones, con pasos entre 4 y 63.5 mm, con el objetivo de reducir las cargas dinámicas, y con pasadores resistentes al desgaste para asegurar una conveniente duración.

Como es posible apreciar, el elemento principal de este tipo de transmisión mecánica es la cadena, la cual define la seguridad, duración y capacidad de trabajo de la transmisión. De los tres grupos de cadenas anteriores que se emplean en la industria moderna, son las cadenas de transmisión de potencia las más difundidas. Además de clasificar dentro de las transmisiones mecánicas más eficiente en aplicaciones industriales, con un valor que oscila alrededor del 98% por cada etapa de transmisión. Por tal motivo, las transmisiones de potencia con cadenas serán objeto de estudios en este material.

TIPOS DE CADENAS DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA.

Las diversas exigencias de explotación a que son sometidas las transmisiones por cadenas han permitido la aparición de una variedad de tipos de cadenas, las cuales satisfacen diferentes características y facilidades para la explotación. Dentro de las cadenas de transmisión de potencia los más conocidos tipos de cadenas son las de casquillos, las de eslabones perfilados (desmontables), las dentadas, las de rodillos y las correas dentadas.

Cadenas de Casquillos: las cadenas de casquillos estructuralmente coinciden con las cadenas de rodillos, pero ellas se distingue porque no tienen rodillos, por eso son generalmente más ligeras y baratas. Actualmente son empleadas algunas soluciones de cadenas extraligeras de casquillos con pasadores huecos para disminuir el peso de las cadenas.

Cadenas de Eslabones Perfilados: este tipo de cadena tiene la ventaja de un fácil arme y desarme de sus eslabones, pues ellos no necesitan ningún otro elemento complementario. El enlace de estos eslabones se hace al desplazar lateralmente el uno con respecto a otro. El diseño de estos eslabones permite su intercambio fácilmente, al poder ser sustituido un elemento de la cadena sin necesidad de desencaje de las articulaciones con empleo de golpes o fuerzas excesivas.

El inconveniente de este tipo de cadena es que solo pueden ser empleadas en velocidades muy bajas, por lo general inferior a 1m/s, debido al incremento de las cargas de impacto

motivadas por la poca precisión del paso de los eslabones. Habitualmente, son explotadas en condiciones de lubricación y protección imperfectas, sin exigencias severas de reducción de las dimensiones exteriores. Usualmente, las cadenas de eslabones perfilados se utilizan en la construcción de maquinaria agrícola.

Cadenas Dentadas: las cadenas dentadas, conocidas también como cadenas silenciosas, constan de un juego de chapas con formas de dientes. Estas chapas están enlazadas en determinado orden y articulan con deslizamiento o rodamiento, según sea el tipo constructivo de la cadena. Las articulaciones en las cadenas dentadas determinan en grado considerable su capacidad de trabajo, siendo superiores las cadenas con articulaciones de rodadura con empleo de prismas con superficies cilíndricas de trabajo apoyados en rebajos planos realizados en los agujeros de los eslabones.

La cadena dentada, para que durante el trabajo se asiente correctamente en las ruedas, se dota de unas chapaso platinas que sirven de guía. En pequeñas velocidades se aconseja utilizar cadenas con chapas guía centrales. En este último caso, en los dientes de las ruedas se deben hacer unas entalladuras para las chapas guías.

Varias son las normas de dimensiones establecidas para las cadenas dentadas, las más conocidas son: la alemana DIN 8190, la estadounidense ANSI B292M−82 y la soviética GOST 13552−81. Hasta el momento, no existe una normalización internacional de las cadenas dentadas, por tal motivo las dimensiones de las ruedas para estas cadenas pueden variar entre normativas y fabricantes, haciendo que los sprockets no sean intercambiables para cadenas de diferentes marcas y fabricantes.

Las ruedas para cadenas dentadas deben permitir que los eslabones envuelvan completamente el dentado de las ruedas, por lo que el tallado de los sprockets son realizados

con fresas de perfil cortante de flancos rectos. Dichas fresas tallan el perfil del diente por copiado y cada fresa puede ser empleada para ruedas de igual paso y número de dientes cercanos al del patrón de la fresa.

Correas Dentadas: a partir de la década del 40 surgen las correas y poleas dentadas como una transmisión capaz de dar respuesta a las exigencias de sincronismo, flexibilidad y movimiento silencioso demandadas en los nuevos diseños de la época. Desde entonces las mejoras constructivas y el conocimiento alcanzado en las leyes de distribución de la carga en los flancos de los dientes engranados entre la correa y las poleas han contribuido a la amplia difusión de esta transmisión en la actualidad.

Las transmisiones por correas dentadas se caracterizan principalmente porque en ellas no existe un contacto metálico, no se aprecia el efecto cordal con su nefasta influencia en la irregularidad del movimiento, ni existe posibilidad de deslizamiento como en las correas de fricción. Otras de las ventajas indicadas a esta transmisión corresponden a un anulamiento de la tensión de montaje y no requerimiento de lubricación.

En contraposición con las transmisiones de cadenas metálicas, es señalable una menor resistencia a la tracción y por consiguiente una menor potencia transmisible por unidad de ancho, mucho mas acentuado en casos de bajas velocidades. En correas de caucho, puede ser contraproducente su empleo en un ambiente con posibilidad de contaminación con aceite o con una temperatura superior a los 60ºC.

Actualmente existen tres perfiles típicos para las correas dentadas: el flanco recto, parabólico y curvilíneo. La sencillez constructiva a determinado que el perfil recto sea el más divulgado, pero a la vez es el tipo de diente menos resistente porque sufre todo el empuje de la polea en la base del diente. Los perfiles curvilíneos y parabólicos se caracterizan por una mejor distribución de la carga y una mayor capacidad de carga.

Los parámetros principales de las correas dentadas son: longitud , paso y ancho, los cuales siempre deben ser tenidos presentes en la selección y cálculo de las transmisiones por correas dentadas. Las poleas de la transmisión se caracterizan por el número de dientes,

diámetro primitivo, diámetro exterior y ancho de la polea.

Cadenas de Rodillos: las cadenas de rodillos son un medio altamente eficiente y versátil de transmisión mecánica. Hasta la fecha, en el campo de las aplicaciones industriales la cadena de rodillos ha sido la de mayor difusión entre la variedad disponible de cadenas de transmisión.

Este tipo de cadena, en su construcción más generalizada, esta compuesta por placas interiores y exteriores que se alternan sucesivamente y unidas entre si de forma articulada. Cada articulación de la cadena consta de un pasador en unión con la placa exterior, un casquillo que se encuentra unido a los agujeros de las placas interiores y por último el rodillo, que se encuentra montado con holgura en el casquillo, para disminuir el desgaste de los dientes de las ruedas y el propio casquillo. Durante el montaje de la cadena sus extremos se unen mediante eslabones desmontables complementarios, diferenciándose estos empalmes según la cantidad de eslabones sea un número par o impar. Es aconsejable emplear cadenas con un número par de eslabones, teniendo en cuenta que los eslabones de unión son más resistentes que los correspondientes a un número impar de eslabones.

Las cadenas de rodillos para transmisión de potencia se fabrican en empresas o compañías especializadas en su producción y comercialización. Algunas de las más conocidas firmas productoras son las alemanas Iwis y Köbo, la italiana Regina, la inglesa Renold, la española Iris y las estadounidenses Rexnord , Link−Belt y Diamond.

Como característica de la resistencia mecánica de la cadena se utiliza la carga límite por rotura, cuya magnitud se determina mediante ensayos y pruebas en la fábrica constructora de cadenas y se reglamenta por lasnormas. Como parámetros geométricos principales de las cadenas de rodillos son identificados el paso y el ancho entre placas interiores.

Las amplias posibilidades de dimensiones y capacidades de carga de las cadenas de rodillos ha permitido una amplia aplicabilidad en las transmisiones modernas según se observa en la siguiente tabla.

En caso de grandes cargas y velocidades, para evitar pasos grandes, desfavorables en cuanto a las cargas dinámicas, se emplean cadenas de varias hileras de rodillos. Se componen de los mismos elementos que las de una hilera, sólo que sus ejes tienen una longitud aumentada. Las potencias a trasmitir y la carga límite por rotura de las cadenas de múltiples hileras son casi proporcional al número de ramales. Generalmente la cantidad de hileras de rodillos en las cadenas de múltiples ramales se selecciona entre 2 − 4.

Piezas y conjunto accesorios

Eslabón de unión concierre elásticoEs el más empleadocomo cierre desmon-table. Los ejes llevan una ranuras en lasque se aloja el clip o cierre elástico. Labrida contigua al clip se monta con juegosobre los ejes, por lo cual resultafácilmentedesmontable.

Eslabón de unión conpasadoresSus ejes están tala-drados en el extremo que sobresale de labrida desmontable para introducir yluego doblar los pasadores.

Eslabónacodado simpleSe emplea en cade- nas cerradas de unnúmero impar de pa- sos. Su eje es siem- pre desmontable,pudiéndose emplear,así, como eslabón de unión. Se usa sólo silas condiciones de servicio no sondemasiado duras. El eje puedemontarse con pasador o bien con tuerca.

Eslabónacodado simpleSe emplea en cade- nas cerradas de unnúmero impar de pa- sos. Su eje es siem- pre desmontable,pudiéndose emplear,así, como eslabón de unión. Se usa sólo silas condiciones de servicio no sondemasiado duras. El eje puedemontarse con pasador o bien con tuerca.

Eslabónacodado dobleResulta de la unión remachada de uneslabón acodadosimple y un eslabóninterior. Se emplea en cadenas cerradaspreferentemente al eslabón acodadosimple por su mayor resistencia.

Composición

Una cadena cerrada sin fin, en la que no intervienen eslabones acodados, está formada por un número igual de eslabones interiores y exteriores cuya suma representa el total de pasos de la cadena, que es en consecuencia un número par. También en el caso de una cadena cerrada el número total de eslabones, equivalente al de pasos, es igual al número de rodillos que la componen.

Una cadena abierta, en la que no están montados eslabones acodados, está formada por un número impar de pasos, figurando en sus extremos eslabones interiores. En este caso el número de eslabones interiores supera en una unidad al de exteriores. También el número de rodillos sobrepasa en una unidad al número de pasos.

Desarrollo y tendencias de la cadena de rodillos.

La transmisión por cadenas de rodillos tiene una bien ganada posición en el amplio conjunto de accionamientos para transmisiones de potencias medias. Una de las ventajas más significativa de esta transmisión es el sincronismo que logra con un enlace flexible entre el elemento motriz y el movido, permitiéndole ser empleada con éxito como elemento de transmisión mecánica en maquinas herramientas, máquinas impresoras, maquinaria textil, equipamiento de embalaje, máquinas agrícolas, en la industria de la construcción, en la industria minera, y con un amplio empleo en la construcción de vehículos automotores.

La cadena es uno de los más antiguos elementos de transmisión de potencia y componente de transporte de material desarrollado por el hombre. Existe evidencia de un accionamiento por cadenas para elevar agua en época tan temprana como los alrededores del año 225 de nuestra era. Durante el siglo XVI, Leonardo Da Vinci trazó bocetos de numerosos diseños de cadena, alguno de ellos muy similares a la actual cadena de rodillos.

Figura 2 - Bosquejos de cadenas elaborados porLeonardo Da Vinci en el siglo XVI.

En los primeros años del siglo XIX, fueron desarrolladas las primeras cadenas dentadas con alguna aceptación como transmisión de potencia. Los primeros diseños de cadenas dentadas tenían frecuentes problemas de rotura y grandes dificultades para ser reparadas. En 1873, estos problemas fueron solucionados aceptablemente con la introducción de las cadenas de eslabones perfilados desmontables que tuvo gran aceptación y promovió el crecimiento de la mecanización de la maquinaria agrícola.

Figura 3 – Esquemas de antiguas cadenas de eslabones perfilados desmontables.

Finalmente, la cadena de rodillos con eslabones articulados fue introducida a finales del siglo XIX. La actual cadena de rodillos se debe a una idea patentada en1880 y desarrollada por el ingeniero mecánico suizoHans Renold, quien sentó las bases para el desarrollo y potenciación de la industria de la cadena de precisiónpara transmisión de potencia. En 1895, Hans Renold diseño y patentó las cadenas dentadas articuladas (conocidas como cadenas silenciosas o cadenas de diente invertido).

Figura 4 – Dibujos de la patente de cadena de rodillos desarrollada por Hans Renold en 1880.

Es indiscutible que la introducción de las transmisiones por cadenas de rodillos fue estimulada en los años finales del siglo XIX por la construcción de las bicicletas que demandaban una transmisión resistente, flexible y para distancias entre centros relativamente grandes. Famosos son aún los triciclos con ruedas motrices de 1275 mm de diámetro construidos por Pope Manufacturing Co. en 1882, donde las bondades de las transmisiones por cadenas de rodillos permitieron un accionamiento fácil y efectivo. Sin embargo, la vibración excesiva y la inestabilidad de la bicicleta de rueda alta obligaron a los inventores a esforzarse por reducir la altura de la bicicleta y hacia finales de la década del 80 en el siglo XIX apareció la conocida bicicleta con ruedas del mismo tamaño, con los pedales unidos a una rueda dentada (catalina) que accionaba a una cadena de transmisión engranada con un piñón en la rueda de atrás.En los inicios del siglo XX las transmisiones por cadenas, se presentaron como un elemento importante en los primeros éxitos de la aviación motorizada. Quizás, uno de los ejemplos más impresionantes de su uso en aquella época lo constituyó el artefacto volador de los Hermanos Wright, conocido como el Halcón Catty, el primero en estabilizar un vuelo de 59 segundos con un recorrido de 852 pies, en este primer ¨avión motorizado¨ fue empleada una transmisión por cadenas de rodillos para accionar las propelas desde un motor con cuatro cilindros de 16 HP.Es importante reconocer que en 1913, la industria de las cadenas de rodillos fue la primera industria en el mundo en publicar normas para usuarios y diseñadores.La construcción de máquinas se perfecciona continuamente de acuerdo con las nuevas exigencias que imponen las condiciones de explotación y producción y las nuevas posibilidades que se abren con el desarrollo de la ciencia, con la aparición de nuevos materiales, así como con los nuevos procedimientos de dar a estos materiales la forma conveniente y las propiedades requeridas. Las transmisiones por cadenas no son ajenas a esta realidad y también el desarrollo de nuevos diseños y mejoras en el material empleado en ellas permite que pueda ser apreciado un aumento de la capacidad de carga de las cadenas de rodillos al pasar de los años.

Figura 5 – Capacidades de carga promedio de las cadenas de rodillo de 1 hilera según dimensiones de la serie americana en los años 50 [2] y 90 [3]. Nótese un aumento promedio del 8% de la resistencia en las cadenas de

rodillos.

A mediados de los años 80 las cadenas han incluido los plásticos, además del tradicional acero, como materiales de fabricación. Las innovaciones en las cadenas plásticas hubieron de incentivar su empleo en las industrias farmacéuticas y de alimentos donde se eliminaba el efecto corrosivo que se producía en las cadenas de aceros . A pesar de ello, y como puede ser comprendido, las cadenas plásticas no garantizan una elevada resistencia alcanzando apenas valores de capacidad de carga del orden de los 500 N por ramal. Recientemente, innovaciones en el tratamiento superficial, con empleo de molibdeno, de los pasadores en las cadenas de rodillos ha permitido aumentar considerablemente la resistencia al desgaste de las cadenas al lograrse durezas superficiales del orden de los 1800 HV, superiores en a los 800 HV alcanzado en los pasadores con un cementado convencional. La elevada dureza superficial alcanzada con este proceso ha permitido aumentar entre 3 y 4 veces la vida útil de la cadena de rodillo normal.En los últimos años, han aparecido cadenas con inserción de cojinetes de agujas entre el pasador y el rodillo, resultando una construcción de alta resistencia al desgaste, incluso ante ausencia de lubricación durante la explotación . Este diseño ha tenido su mayor aceptación en las cadenas de rodillos de paso largo (paso/ancho ≈ 3).

NORMALIZACIÓN INTERNACIONAL DE LAS CADENAS DE RODILLOS.

Las posibilidades constructivas y dimensionales de las cadenas de rodillos creo desde un inicio la necesidad de normalizar las transmisiones por cadenas. Se ha planteado que los primeros intentos de normalizar las cadenas surge durante una reunión de la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) en 1928. Desde esa época hasta nuestros días la normalización de las transmisiones de cadenas de rodillos ha estado dirigida a establecer una homogeneidad en las dimensiones de las cadenas, caracterizada por relaciones dependientes del paso y el ancho entre las placas interiores.

Las dimensiones de las cadenas han sido diferenciadas en dos series, reconocidas como la serie Americana, normalizada en ANSI Standard B29.1−1975, y la serie Europea. En la actualidad ambas series han sido recogidas en la segunda versión de la Norma Internacional ISO 606−1994 (la primera versión fue aprobada en 1982). En la mencionada Norma ISO, se reconocen las cadenas con dimensiones derivadas de ANSI con la letra A y aquellas cadenas con dimensiones representativas de la unificación de las normas originarias de Europa con la

letra B. Otras normas nacionales reconocen esta diferenciación en las dimensiones de las cadenas según ambas series, ejemplo de ello son las normas alemanas DIN 8187 (serie europea) y DIN 8188 (serie americana).

En los siguientes gráficos puede ser observado que las desigualdades dimensionales entre ambas series de cadenas solo son significativas en el diámetro del rodillo y el ancho interior para cadenas con pasos de 1½ ¨ (38,1 mm) y 1¾¨ (44,45mm). La más notable diferencia generalmente corresponde al mayor diámetro del pasador en la serie B, lo que garantiza una mayor área resistiva al desgaste, pero una menor carga límite de tracción.

En la anterior tabla, el valor indicado de carga límite de tracción corresponde a la fuerza axial mínima de estirado, aplicada en una cadena de rodillos con al menos 5 eslabones, que durante las pruebas de resistencia provocó un incremento de su longitud sin un aumento de la carga aplicada (carga límite por deformación plástica).

Tan importante como las dimensiones del eslabón en la cadena es la forma de cálculo y control de la longitud total de la cadena. Un simple análisis puede revelar que la longitud nominal de la cadena puede ser calculada como el producto de la cantidad de eslabones por el paso de la cadena, de forma tal que la comparación entre la longitud real de la cadena y su valor nominal puede indicar fácilmente el nivel de desgaste en sus articulaciones o el error de paso acumulado en la cadena.

En la norma internacional ISO 606:1994, se establece el control de la longitud de la cadena recién construida mediante una fuerza de estirado que revela el correcto acoplamiento de los elementos participantes en las articulaciones, así como la calidad dimensional de los eslabones. Para ello, se recomienda que la longitud de cadena empleada en el control sea mayor que: 610 mm para cadenas comprendidas entre las denominaciones 05B y 12B (ver tabla 2.1); 1220 mm para cadenas comprendidas entre las denominaciones 16A y 48B (ver tabla 2.1).

El tramo de cadena para el control de la longitud debe terminar en eslabones interiores (placas interiores, casquillo y rodillo), mediante los cuales, y empleando un enganche que permita un libre movimiento de rotación en el plano normal de la articulación, se le aplicará suavemente a la cadena una determinada fuerza de control en dependencia del paso de la cadena y la cantidad de hileras (ver tabla 2.2). En casos de cadenas nuevas no lubricadas, la longitud medida debe estar entre los límites del 0 % a 0,15% de la longitud nominal ( paso x cantidad de eslabones). Otras normas, como DIN 8187/8188, recomiendan una tolerancia de longitud en función del paso y la cantidad de eslabones, coincidiendo con la norma ISO en las tolerancias declaradas para 49 eslabones.

ACCESORIOS

Ruedas para cadenas de rodillos: la capacidad de trabajo de una transmisión por cadenas depende, en muy buena medida, de la calidad de las ruedas (sprockets) de la transmisión. La exactitud de fabricación de los dientes y su paso, el acabado de las superficies activas, el material empleado y el tratamiento térmico aplicado a los flancos de los dientes tienen una gran influencia en la durabilidad y buen funcionamiento de la transmisión.

Las ruedas de transmisiones lentas (hasta 3 m/s), que no soportan cargas de choques, pueden ser construidas de hierro fundido con una resistencia a la tracción no menor de 210 MPa, pero indiscutiblemente, que lamayor difusión la alcanzan las ruedas fabricadas con aceros al carbono medio o aleados, donde son templados superficialmente los dientes hasta lograr durezas en flanco entre 45 y 55 HRC. Si fuera necesaria una elevada resistencia al desgaste, pueden emplearse ruedas elaboradas de acero cementables, que permita alcanzar a los dientes durezas superficiales del orden de los 60 HRC mediante una capa de cementado de 1 a 1,5 mm de espesor.

En casos de trabajos suaves, sin grandes cargas y con exigencias de bajo nivel de ruido, pueden hacerse las coronas dentadas de plásticos de fibras de vidrio y poliamidas23, lo que permite atenuar considerablemente el ruido y elevar la duración de las cadenas (debido a la reducción de las cargas dinámicas).

Los dientes de las ruedas para cadenas de rodillo se elaboran con perfiles convexos, cóncavos, rectilíneos o combinados (generalmente rectilíneo convexo), a pesar que la experiencia muestra que el perfil cóncavo dispone de mayor resistencia al desgaste debido a que aporta una mayor longitud activa en el perfil del diente, es la forma convexa la más difundida en la actualidad por las facilidades tecnológicas de fabricación y se ha dejado el perfil cóncavo para los casos de transmisiones con elevadas velocidades periféricas.

TRANSMISIONES POR FAJAS Y CORREAS

DEFINICION:Los elementos de máquinas flexibles, como bandas, cables o cadenas, se utilizan para la transmisión de potencia a distancias comparativamente grandes. Cuando se emplean estos elementos, por lo general, sustituyen a grupos de engranajes, ejes y sus cojinetes o a dispositivos de transmisión similares. Por lo tanto, simplifican mucho una máquina o instalación mecánica, y son así, un elemento importante para reducir costos.Son sistemas flexibles de transmisión de movimiento, que entregan potencia a máquinas, mecanismos y piezas, otorgándole a su vez absorción al impacto y vibraciones.Están compuestas principalmente de lona, gema, cuerda y algunas, en el caso de la minería son reforzadas y revestidas con caucho, para aguantar tensiones y resistir al fuerte desgaste superficial debido al rozamiento con los diferentes polines y por el mismo paso de los minerales.

PARTES DE UNA CORREA:1. Cubierta textil.2. Corcho vulcanizado3. Cuerdas de Poliéster4. Base de neopreno

TIPOS DE CORREAS:CORREAS PLANAS:

Las correas planas se caracterizan por tener por sección transversal un rectángulo. Fueron el primer tipo de correas de transmisión utilizadas, pero actualmente han sido sustituidas por las correas trapezoidales. Son todavía estudiadas porque su funcionamiento representa la física básica de todas las correas de trasmisión.Los materiales más utilizados para su construcción fueron lana, cuero y algodón.En la actualidad se prefiere el caucho y las poliamidas.Se emplean fundamentalmente para las siguientes aplicaciones:

Para grades distancias entre centros Cuando existen grandes fuerzas periféricas Cuando hay desplazamientos laterales

Para seleccionar una correa plana se debe tener algunos criterios :

En primer lugar se debe determinar el material de la correa a usar. Para las aplicaciones comunes, por su versatilidad, el bajo costo y la fácil obtención en los mercados con calidad garantizada, se adoptan las de caucho.

En algunas aplicaciones donde se desea mayor duración de correa, o bien donde las condiciones ambientales no permitan usar una de caucho, se usan las de cuero que son mas caras.

Para trasmisiones que funcionen a muy alta velocidad con tamaño chico de la trasmisión, se usan las correas de plástico, que son las más caras.

CORREAS TRAPECIALES:Las correas trapeciales se fabrican de goma y caucho; son correas cerradas y sus dimensiones están estandarizadas. La correa trapecial actúa como cuña dentro de la garganta de la polea, produciendo un frotamiento en las paredes laterales; este frotamiento es unas 3veces mayor que en caso de correa plana, por lo cual permiten muy pequeñas distancias entre ejes y una relación de transmisión hasta de 1:12.

Son las mas usadas en este tipo de transmisiones, se construye de caucho en cuyo interior colocan elementos resistentes a la tracción.

Los componentes que forman una correa trapecial son:

Funda exterior de tejido vulcanizado

Elementos que soportan una carga

Cojín resistente de caucho

Capa de flexion

Las poleas con garganta acanalada afectan la capacidad de transmisión ya que el denominada ³efecto cuña ́da lugar a una fuerza normal de la correa sobre la correa muy superior a las de correas planas.

El efecto cuña favorece también el uso de correas aplicadas a poleas con reducida distancia entre sus centros y grandes diferencias entre los diámetros.

Es frecuente encontrar transmisiones con correas trapeciales múltiples, con la única condición de que se usen correas especialmente próximas en longitud ,es decir de estrecha tolerancia en su fabricación, pues, en caso contrario, la correa mas corta trabaja en exceso y se romperá demasiado pronto.

 Estas correas se hacen trabajar dentro de ranuras en V de manera que quede acuñada entre sus paredes, quedando un espacio libre entre la correa y el fondo de la garganta.

Tiene una amplia aplicación en la industria, a partir de la necesidad quesurge de accionamientos eléctricos independientes en los inicios del siglo XX.

  La sección transversal de una correa trapecial se define por su ancho B y su alto h. Esta correa admite una transmisión con distancia entre centros pequeña y grandes relaciones de transmisión. En estas condiciones las correas planas trabajaban muy mal y su capacidad de tracción era insuficiente. En cambio, tienen en desventaja la necesidad de mayores diámetros mínimos que sus compañeras planas. Estas

correas tienen mayor capacidad tractiva debido a su forma, de manera que la fuerza de tracción es mayor respecto a las planas. Además de que el área de contacto correa-polea aumenta.

TIPOS DE CORREAS TRAPECIALES:

Según la relación ancho / altura [b / h]:

  Correa normal: CORREA OLEOSTATIC

Se producen en secciones 10/Z, 13/A, 17/B, 20,22/C, 25, 32/D, 40/E. en una amplia gama de desarrollos.La fabricación de las correas OLEOSTATIC V-BELTS ha sido posible mediante el uso de nuevas fibras de alta tensión, procesos perfeccionados de fabricación y un estricto Control de Calidad para garantizar:

Alto rendimiento Mínimo alargamiento Propiedades antiestáticas Resistencia al aceite

  Correa estrecha:

 CORREA KOMPATEXCorreas trapeciales de altas prestaciones conforme a los estándares   R M A - M P T A   ( E E U U ) y   B S 3 7 9 0 ( U K ) .   Se fabrican en las secciones 3V, 5V y 8V en una gama que incluye 100

desarrollo s . Estas correas permiten en un espacio reducido transmisiones de cualquier tipo, también de muchísima potencia. A paridad de potencia transmitida permiten.

Transmisiones mas compactas y ligeras Motores con un mayor número de revoluciones por minuto  Usar poleas en voladizo. Poleas y órganos de transmisiones de peso reducido. Altas relaciones de transmisiones. Menor distancia entre ejes.

Las prestaciones superiores de las correas KOMPATEX requieren el uso de poleas de alta calidad en términos de materiales utilizados en el nivel de acabado

Correa Kompatex 

CORREA SPCorreas trapeciales de sección estrecha conforme a las normas DIN7753 y AFNOR T 47-117. Se fabrican en las secciones SPZ, SPA, SPBY SPC en una gama que incluye 170 desarrollos. Las correas SP permiten reducir marcadamente el espacio ocupado al igual que las correas Kompatex.

  Correa de variador:

CORREA VARISECTLos materiales utilizados y la alta tecnología de fabricación, confieren a estas correas:

Resistencia a la acción hinchante de los aceites.

Resistencia al calor.

Estabilidad de desarrollo.

 

Según la forma de la sección transversal

Correa Trapecial:CORREA SUPERFLEX

Se fabrican en secciones 2L, 3L, 4L conforme a las normas americanas RMA-MPTA. Las correas SPERFLEX resuelven problemas de mínima ocupación de espacios y altas relaciones de transmisión, que caracterizan las transmisiones de baja potencia. Como campo de aplicación característico tenemos el de los electrodomésticos. Su alta adherencia, bajo alargamiento durante el funcionamiento y gran flexibilidad permiten:

Frecuentes inversiones de giro.

Pequeños arcos de contacto.

Poleas de diámetros reducidos.

Eliminar los tensores.

 Correa Trapecial multiple    CORREA PLURIBANDLas correas PLRIBAND están formadas por correas trapeciales, secciones B y C, confeccionadas en grupos de 2 a 5. Poseen todas las características de las correas OLEOSTATIC y además, por estar unidas entre sí, garantizan:

Ausencia de pandeo en las correas debido a las bruscas variaciones de carga.

Uniformidad en el reparto de la carga sobre las correas.

- Imposibilidad de giro en las mismas.

- Se identifican con las mismas siglas que la correa OLEOSTATIC normal. Bajo pedido también se pueden fabricar en las secciones 5V 8V.

 Correa Trapecial hexagonal

CORREA ESAFLEXCorreas hexagonales disponibles en las secciones AA-BB-CC en desarrollos de hasta 11 metros. Estas correas se caracterizan por ser alternativamente flexibles en el sentido de giro y por su notable rigidez en el sentido transversal, por lo que permiten realizar transmisiones entre ejes paralelos, en las cuales se requiere la inversión de giro relativo entre poleas.

Según construcción exterior 

Correa con Flanco abiertoCORREA LINEA-XCorreas trapeciales de flancos abiertos que están disponibles en las siguientes secciones: SPZX / 3VX, SPAX, SPBX / 5VX y SPCX. Estas correas ofrecen las siguientes ventajas:-

Magnífica flexibilidad;

Transmisión compacta;

Peso reducido;

Ahorro de costes;

Diámetros de transmisión reducidos;

Relaciones de transmisión más elevadas

  CORREA GOLD LABEL COG-BELTCombinando dientes moldeados y la construcción de flancos abiertos la correa DAYCO GOLD LABEL COG-BELT se adapta con mayor facilidad alrededor de la polea, para minimizar así el mínimo deslizamiento de la correa y reducir el calentamiento interno. Comparada a las correas trapeciales tradicionales forradas, la correa GOLD LABEL COG-BELT dura un 50% más y reduce la pérdida de energía en un 50%.

 CORREA CONTRAFORCorreas trapeciales perforadas y abiertas de rápida colocación. Están disponibles en las secciones 10/Z, 13/ A, 17/B, 22/C. Se caracterizan por una serie de taladros equidistantes, practicados en la línea media de su sección trapecial, que permiten unirlas en anillo, mediante uniones metálicas grapas, en la operación de montaje en maquina.

 Se recomiendan, cuando resulta difícil el montaje del a correa trapecial cerrada.

Mantenimiento de Transmision

Introducción

Cuando comparados a otros métodos de potencia de trasmisión tales como cadenas de transmisión y cambios de trasmisión, las corres de trasmisión son las mas económicas y las mas seguras.Para conseguir la función deseada de una correas de trasmisión la correcta instalación y el mantenimiento adecuado de estos son muy importantes.Las correas Dunlop de tipo V ofrecen excelente calidad y serán de larga duración asumiendo que todo lo explicado haya sido hecho.A continuación les daremos los pasos generales a seguir para asegurar que consigan el mejor funcionamiento de nuestro producto.

Seguridad

La seguridad personal es de mucha importancia cuando se lleva a cabo cualquier trabajo de trasmisión.Asegurarse de seguir las practicas de seguridad de la compañía durante la verificación y la instalación de las correas de tipo-V. Esto incluye el uso de ropa protectora y equipos.También tomar en consideración las señales / etiquetas de operación y instrucciones de seguridad.Antes de empezar cualquier trabajo se debe hacer siempre lo siguiente:-• Usar ropa adecuada• Asegurarse que el área de trabajo este libre de riesgos• Apagar la energía y cerrar la trasmisión• asegurase que todo componente maquinario este en posición segura• Remover la cubierta de protección antes de cualquier trabajo

Inspección básica

Una trasmisión que ha sido bien instalada y mantenida trabajara pareja y suavemente

Antes de una inspección detallada los siguientes procedimientos deberán seguirse:

Mientras la trasmisión este en operación estar atento a sonidos anormales o vibraciones

Asegurarse que las cubiertas de protección estén libres de suciedad o escombros adquiridos durante la operación. Limpiarlos correctamente. Si las cubiertas llegaran a estar atascadas esto detendrá la disipación del calor y podría recalentar la trasmisión a una temperatura mayor de la recomendada.

Un incremento en temperatura puede reducir la duración de la correa considerablemente

•Revisar fugas de aceite o grasa en la trasmisión de transmisiones y que lleguen a estar en contacto con las correas.

•Esto puede afectar la composición del caucho en las correas logrando fallas prematuras.

•Verificar que las transmisiones estén correctamente montadas y firmes

•Vibraciones en las transmisiones pueden significar exceso de fuerza aplicado en las correas llegando a causar fallas prematuras en las correas-

Cada trasmisión es diferente y hay muchos factores que pueden indicar con que frecuencia pueden inspeccionar una trasmisión.

El ciclo de la trasmisión, la velocidad, el ambiente, la accesibilidad, la dependencia de la trasmisión.

Por ejemplo aquellas transmisiones que trabajan en condiciones de polvo y a altas temperaturas, alta torsión y, frecuente marcha y velocidad, necesitaran revisiones mas frecuentes.

Regla general para las inspecciones de las transmisiones: las transmisiones criticas cada 2 semanas y las estándar cada mes.

Inspección de Correas

Buscar cualquier señal inusual de desgaste o desperfecto de las correas que pudiera indicar cualquier problema con el uso de las correas de transmisiones.

Revisar fisuras, cortes, deshilache o cualquier cosa inusual de uso en las correas. Marcando o colocando un punto indicando referencia de donde empieza y donde termina. Esto mostrara que la correa ha sido revisada.

Examinar el exceso de recalentamiento en las correas de trasmisión. El calentamiento de las correas durante el funcionamiento es normal sin embargo si se encuentran demasiado calientes al punto de no poder ser tocados con la mano entonces, hay un problema con la trasmisión.

La temperatura máxima de las correas de tipo-V debe ser de 60 grados centígrados.

Remplazar todas las correas que tengan obvias señales de daño.

Todo el juego de las correas deberá ser remplazado aun cuando se encuentre solo una correa dañada.

Inspección de poleas

La condición de las poleas y alineamientos son esenciales para la duración y ejecución de las correas de tipo-V

Las correas nuevas nunca deberán ser instaladas sin antes revisar e inspeccionar las poleas.

Con la ayuda de una regla recta se puede verificar el alineamiento de las poleas, asegurándose que estén de manera vertical y horizontal. Para transmisiones mas largas puede usarse una cinta de metal – la linea recta debe ir a lo largo de la parte exterior de la polea y cualquier desalineamiento mostrara desniveles entre la linea recta y la polea.

El desalineamiento de estas correas de trasmisión debe ser menos de ½ grado o 1/10” por pie desde la distancia del centro de la transmision. Esto solo es una regla general.

Desalineamientos mas grandes que estos podrian llevar a una alta probabilidad de falla en la correa.

Los niveles pueden ser usados para verificar la caída vertical.

Debe prestarse mucha atención a lo siguiente:

Desgaste de las ranuras laterales / brillo de la parte de abajo de las poleas/ vástago flojo /desperfecto o corrosión.

Los siguientes procedimientos de instalación de correas en las poleas mejoraran la duración y eficacia mecánica de las trasmisiones.

Paso1

Siempre seguir los procedimientos de seguridad de la compañía y usar ropa de equipo de protección adecuada.

Paso 2

Una vez hayan parado la trasmisión, removido la cubierta de protección y aflojado los pernos, moviendo el motor hacia el elemento fijo de la trasmisión. Esto soltara la tensión permitiendo que las correas puedan ser removidas sin forzarlas de las poleas.

Paso 3

Cuando las correas hayan sido removidas se debe observar desgastes inusuales en el área de trabajo. Buscar por deshilachas o material de uso en la cavidad de las correas. También inspeccionar las rajaduras o contaminación de aceite.

Cualquiera de las señas indicadas pueden indicar problemas con las trasmisiones y no se deberá instalar correas nuevas hasta que el problema haya sido identificado y resuelto

Paso 4

Limpiar las poleas de las correas que han sido removidas usando un cepillo de cerdas. Esto debe hacerse suavemente no se debe pretender arañar o refregar las poleas ya que esto dañara las cavidades de la polea y así también mas tarde dañara la correa.

Paso 5

Revisar las canales de hendiduras y desgastes. Usar un indicador de poleas para inspeccionar la polea cuidadosamente. Esto determinara si las cavidades de la ranura-V a sido sujeta a fuerza excesiva a causa de tensión incorrecta dando como resultado el deslizamiento y posiblemente mala alineación.

Si se ve aproximadamente 1/32” de desgaste entonces las poleas deberán ser remplazadas.

Desgaste/ poleas en mal estado son causas mayores de fallas prematuras en las correas.

Paso 6

Verificar correctamente la alineación de las poleas/las condiciones de las monturas / las cavidades

Paso 7

Seleccionar el remplazo correcto para las trasmisiones. la correa tiene que estar situada en la polea con el nivel de la parte superior de la correa a los lados de la polea

NUNCA MEZCLAR CORREAS USADAS CON LAS NUEVAS- SIEMPRE REEMPLAZAR

TODAS LAS CORREAS DE UNA TRANSMISION MULTIPLE. NUNCA MEZCLAR CORREAS DE MANUFACTURADORES DIFERENTES. Esto asegurara que todas las correas tengan las mismas características por ejemplo

largas y propiedades de estiramiento Diferentes manufacturadores pueden ser muy diferentes entre ellos. Si se trabaja con

correas de diferente longitud o medida, se sobrecargaran llevando a una falla prematura del producto

Paso 8

Instalar correas nuevas en las transmisiones mientras que estas no estén bajo tensión. Nunca forzar las correas a una trasmisión usando un destornillador o similar. Esto dañara los cordones de la correa y también dañara las cavidades de las poleas.

Rotar las transmisiones a mano .Esto ayudara las correas a asentarse mejor.

Paso 9

Ajustar los tornillos de los soportes para sacar el motor de las transmisiones hasta que las correas sean tensionadas correctamente. La formula siguiente es usada para obtener la correcta tensión de las correas de tipo-V.

Carga de Tensión (Distancia en pulgadas entre los ejes de las trasmisión y la marcha de las canales x 1/64”)

Distancia central Por ejemplo: Si la distancia central es 64 pulgadas entonces las correas de desviación

de carga será:Desviación de carga = 64 pulgadas x 1/64” = 1pulgada de desviacion

Paso 10

En esta etapa se recomienda poner en marcha la operación. Reponer las cubiertas de protección y poner la trasmisión en marcha bajo carga llena, permitiendo que las correas se coloquen en las ranuras. Después de una hora parar el motor y reajustar las correas como se requiera teniendo presente los procedimientos de seguridad.

Llevar acabo la operación por otras 24 horas. Verificar la tensión y reajustar el nivel correcto. Este incrementara la duración de las correas y reducirá la tensión.

En esta etapa se deberá estar al tanto de sonidos y vibraciones. Cualquier tipo de chillido durante la aceleración o cuando en funcionamiento indicara

deslizamiento de las correas. Nunca poner lubricantes para tratar de parar esto ya que dañara la correa y no es

probable que solucione el problema. En esta etapa verificar el motor y la conexión. El exceso de recalentamiento puede

indicar sobretensión. Para corregir la tensión de la trasmisión de las correas múltiples se puede probar

pintando una línea delgada a lo largo de la parte de arriba de las correas a 90 grados a lo largo. Después que la trasmisión ha empezado una luz estroscopica es transmitido a las correas mientras estén en marcha y parecerá que se queda en la misma posición. Cuando las correas se deslizan de la línea se verán como se mueven aparte a diferente velocidad dependiendo del nivel de deslizamiento.

Esto debe esperarse durante el periodo de funcionamiento después del cual se deberá reajustar las correas.

Siguiendo los pasos mencionados durante la instalación se obtendrá una prolongada duración.

Falla Prematura de las Correas

Aquí tiene una lista de síntomas así como causas y soluciones acerca de fallas prematuras de correas

Diseño insuficiente de transmision

Rediseñar la transmisión usando -

Correas rotas

un manual de diseño de transmisiónCorrea forzada a la polea

Al instalar las correas reajustarlasObje to extraño en la transmisión

Fijar una cubierta de protección en la transmición

Carga severa Verificar las conexione s y rediseñarlas si se requiere

Falla de correas -al cargar la carga(Deslizamiento )

Diseño insuficiente de transmision

Redisenar el manual utilizando un manua l propio

Daño inte rno de cordones

Instalar las correas de namera correcta

Desgaste de ranuras de poleas

Verificacar las poleas yre-empla zarlas si se requiere

Conexión ajustada Verificar durante la ope ración las conexiones

Cordones de separación

Poleas muy pequeñas Verificar las conexione s e incre mentar la medida de las poleas

Poleas desalineadas Verificar el alianeamiento de las conexiones y corregirlas

Cordones inte rnos dañados

Siempre instalar las correas correctamente

Desgaste Anormal de las Correas

La siguiente lista muestra los síntomas causas y soluciones de los desgastes anormales de una correa:

Desgaste en la Cubierta de arriba

la correa roza con elprotector

Verificar la posición de e l protector

Desgaste en las paredes de la correa

La correa se desliza Ajustar la tensión de las correas

Desalineamiento de las poleas Verificar y corregir el alineamiento de las transmisiones

Desgaste de las ranuras de las poleas

Verificar y remplazar las poleas si lo requiere

Correa incorrecta Verificar y remplazar las correas a la medida de las pole as correctamente

Desgaste en la parte de abajo de la correa

Verificar y remplazar las correas a la medida de las poleas correctamente

Correa en la ranura de la polea

Verificar y remplazar las correas a las medidas de las pole as corre ctam e nte

Escombros en las poleas Verificar y limpiar las poleas

Desgaste en las ranuras de las poleas

Verificar las poleas y remplasarlas si es necesario

Crecimiento de las superficiede las correas o pelado

Contaminación por grasao aceite

Proteger las correas limpiar y asegurarse que estén libres de grasa

SINTOMAS CAUSA POSIBLE SOLUCION ACCIONENDURECIMIENTO DE CORREA EXTERIOR

Las correas trabajan muy caliente

Proveer a la transmisión con ventilación adecuada

ROTURA DE MATERIAL DE LA PARTE BAJA

Diámetros de la polea muy pequeño

Verificar el diseño y usar una polea mas grande

Deslizamiento de la correa Ajustar la tensión de la correaPoleas muy pequeña Verificar el diseño de transmisiones y usar poleas

más grandeAlmacenamiento incorrecto Evitar el calor y los rayos solares .No doblarlos

ENDURECIMIENTO DE LADOS DE LA CORREAO PARTE BAJA

Correa floja Ajustar la tensión de las correas

Transmision insuficientemente disena

Rediseñar las transmisiones usando un manual de diseño

Ranura de polea desgastada Verificar las poleas y remplazarlas debidamenteAjuste de movimiento Verificar durante la operación por movimiento de

transmisión

AUMENTO DE LASUPERFICIE

Contaminación por grasa o por aceite

Proteger y limpiar las transmisiones.

Estiramiento excesivo de correas

Síntomas, causas posibles, solución y acción:

SINTOMAS CAUSAS POSIBLES

SOLUCION / ACCION

Correas multiples estiradasinadecuadamente

Desalineamiento de poleas

Verificar el alineamiento y corregirlo

Objeto extraño en poleas

Verificar la polea y proveer cubierta en la transmisión

Cordones internos dañados

Instalar las correas correctamente y cambiar todo el juego

Correas de diferente serie

Instalar las correas correctamente y cambiar todo el juego

las correas se estiran parejas

Ajuste insuficiente Verificar el ajuste de correas y el diseño de la transmisión

Sobre o baja carga de transmisiones

Rediseñar el manual usando un manual de diseño

Daño de cordones internos

Siempre reemplazar todo el juego y instalarlos correctamente

TRANSMISIONES POR POLEA

La polea es un dispositivo mecánico de tracción o elevación, formado por una rueda (también denominada roldana) montada en un eje, con una cuerda que rodea la circunferencia de la rueda.

Las grúas más simples con una sola rueda de poleas fueron inventadas hace unos 3.000 años, y las poleas compuestas con varias ruedas hacia el año 400 a.C. Se dice que Arquímides inventó la polea compuesta y fue capaz de levantar un barco y llevarlo a la costa.

Imagina que quieres levantar algo muy pesado y no tienes suficiente fuerza en tus músculos para hacerlo...¿cómo lo solucionarías?

"Si queremos mover cualquier peso, atamos una cuerda a este peso y...tiramos de la cuerda hasta que lo levantamos. Para esto se necesita una fuerza igual al peso que deseamos levantar. Sin embargo, si desatamos la cuerda del peso y atamos un extremo en una sólida viga, pasamos el otro extremo por una polea que vaya sujeta al centro del peso, y tiramos de la cuerda, moveremos más fácilmente el peso."

Este relato del siglo III es una de las descripciones más antiguas y más claras de la diferencia entre polea fija y una polea movible.

La polea fija son aquellas que no cambian de sitio, solamente giran alrededor de su propio eje. Se usa, por ejemplo, para subir objetos a los edificios o sacar agua de los pozos. Una polea fija puede ser considerada como una palanca de primera clase. En las palancas de primer género el punto de apoyo se encuentra entre los extremos.

En cambio, las móviles, además de que giran alrededor de su eje, también se desplazan. En las poleas móviles el punto de apoyo está en la cuerda y no en el eje, por lo tanto puede presentar movimientos de traslación y rotación. Como el caso de dos personas que cargan una bolsa, cada una de ellas hace las veces de una polea y sus brazos las veces de cuerdas, el peso se reparte entre los dos y se produce una ventaja mecánica, reduciéndose el esfuerzo a la mitad. La polea móvil es una palanca de segunda clase.

TIPOS DE POLEAS

El término polea designa a una máquina utilizada para la transmisión de fuerza. Consiste en

una rueda surcada en el borde, donde se coloca una soga, y se emplea con el objetivo de

cambiar el sentido de la fuerza o disminuirla considerablemente.

Las poleas se pueden clasificar de la siguiente manera:

POLEAS SIMPLES: esta clase de poleas se utiliza para levantar una determinada carga.

Cuenta con una única rueda, a través de la cual se pasa la soga. Las poleas simples direccionan

de la manera más cómoda posible el peso de la carga.

Ademas:

Las poleas simples solo con una cuerda y una rueda se puede arreglar el cambio de dirección. Se fija la rueda a un soporte y se pasa una cuerda por la rueda hasta alcanzar la carga. Al tirar desde el otro extremo de la cuerda, se puede elevar la carga hasta la altura en que se halla fija la polea. El propio peso del cuerpo de la persona que tira se constituye en una ayuda. Una rueda utilizada de esta manera, se convierte en una polea, y el sistema de elevación que realiza es una simple guía.

Las poleas simples se usan en máquinas en las que se debe cambiar la dirección del movimiento, como por ejemplo un ascensor. 

Aquí, el movimiento ascendente de la cabina debe estar conectado con el movimiento descendente de un contrapeso.

En una polea ideal, la fuerza que se aplica para tirar de la cuerda es igual al peso de la carga. En la práctica, la fuerza es siempre un poco mayor, ya que tiene que vencer la fuerza de fricción en la rueda de la polea y elevar la carga.

Por ello, la fricción induce la eficacia de todas las máquinas.

En la polea simple la carga que se desea mover representa el peso o la fuerza de gravedad. Este tipo de polea se utiliza para sacar agua de un pozo, o para levantar una carga en una grúa.

Una polea simple es una palanca de primera clase. Sirve únicamente para cambiar de dirección o el sentido de la fuerza, ya que es más fácil ejercer tirando la cuerda hacia abajo que hacia arriba

 

Existen dos tipos de poleas simples:

POLEAS FIJAS: consiste en un sistema donde la polea se encuentra sujeta a la viga.

De esta manera, su propósito consiste en direccionar de forma distinta la fuerza

ejercida, permitiendo la adopción de una posición estratégica para tirar de la

cuerda. Las poleas fijas no aportan ningún tipo de ventaja mecánica. Es decir, la fuerza

aplicada es igual a la que se tendría que haber empleado para elevar el objeto sin la

utilización de la polea.

POLEAS MÓVILES: esta clase de poleas son aquellas que están unidas a la carga y

no a la viga, como el caso anterior. Se compone de dos poleas: la primera esta fija al

soporte mientras que la segunda se encuentra adherida a la primera a través de una

cuerda. Las poleas móviles permiten multiplicar la fuerza ejercida, debido a que el

objeto es tolerado por las dos secciones de la soga. De esta manera, la fuerza aplicada

se reduce a la mitad. Y la distancia a la que se debe tirar de la cuerda es del doble.

POLEAS COMPUESTAS: el sistema de poleas compuestas se utiliza con el propósito de

alcanzar una amplia ventaja de carácter mecánico, levantando objetos de gran peso con un

esfuerzo mínimo. Para su ejecución se emplean poleas fijas y móviles. Con la primera se

cambia la dirección de la fuerza a realizar. Además:

Las poleas compuestas son aquellas donde se usan más de dos poleas en el sistema, y puede ser una fija y una móvil, o dos fijas y un móvil etc.

Tirar una cuerda de arriba hacia abajo resulta más fácil que hacerlo desde bajo hacia arriba. Para cambiar la dirección del esfuerzo, a la polea móvil se agrega una polea fija proporcionando una ventaja mecánica.

La ventaja mecánica es la disminución del esfuerzo. Esta ventaja mecánica la determinamos contando los segmentos de cuerda que llegan a las poleas móviles que soportan el esfuerzo.

La fuerza para levantar el cuerpo se va reduciendo proporcionalmente a la cantidad de segmentos de cuerda que soporta directamente la fuerza.

También podemos agregar a una polea otra polea fija o una o varias móviles para obtener una combinación de poleas que disminuya el esfuerzo.

Existen muchas combinaciones de poleas que se pueden usar, de acuerdo al trabajo que se

deba realizar y la ventaja mecánica que se desea conseguir

El sistema de poleas móviles más común es el polipasto, cuyas características se detallan a

continuación:

POLIPASTO O APAREJO: en este tipo de sistema las poleas están ubicadas en dos

conjuntos, en el primero se encuentran las poleas fijas y en el segundo las móviles. El

objeto o la carga se acopla al segundo grupo.  Los polipastos cuentan con una gran

diversidad de tamaños. Aquellos más diminutos son ejecutados a mano, mientras que

los de mayor tamaño cuentan con un motor.

PALANCA

La palanca es una máquina simple que se emplea en una gran variedad de aplicaciones. Está formada por una barra rígida que puede oscilar en torno a una pieza fija, que sirve de punto de apoyo. Cuando la fuerza se aplica en el extremo de la barra más alejado del punto de apoyo, la fuerza resultante en el extremo más próximo al punto de apoyo es mayor.

Los hombres primitivos gracias a su intuición se dieron cuenta de que las palancas, mecanismo usado en ondas, remos, etc., podían ayudarles a sacar mayor provecho de su fuerza muscular. Pero fue Arquímedes (287-212 a.C), un científico de la antigua Grecia, quien logró explicar el funcionamiento de la palanca.

Ilustró su teoría con una frase muy famosa: "Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo", dando por hecho que de tener una palanca suficientemente larga podría mover la Tierra con sus propias fuerzas.

Arquímedes, basándose en dos principios, estableció las leyes de la palanca.

PRINCIPIO 1

"Si se tiene una palanca en cuyos extremos actúan pesos iguales, la palanca se equilibrará colocando el punto de apoyo en el medio de ella."

PINCIPIO 2

"Un peso se puede descomponer en dos mitades actuando a igual distancia del punto medio de la palanca".

PERO ¿QUÉ SON REALMENTE LAS PALANCAS?

Se define a la palanca como una barra rígida apoyada en un punto sobre la cual se aplica una fuerza pequeña para obtener una gran fuerza en el otro extremo; la fuerza pequeña se denomina "potencia" (p) y la gran fuerza, "resistencia" (R), al eje de rotación sobre el cual gira la palanca se llama "punto de apoyo" o "fulcro" (A).

Al utilizar palancas se aplica el principio de los momentos donde una de las fuerzas hace girar la palanca en un sentido y la otra en sentido contrario.

TIPO DE PALANCAS:

De acuerdo con la posición de la "potencia" y de la "resistencia" con respecto al "punto de apoyo", se consideran tres clases de palancas, que son:

En el primer tipo el punto de apoyo se ubica entre la carga y la fuerza aplicada . Mientras más cerca esta de la carga entonces la fuerza aplicada puede ser menor. Es nuestra idea intuitiva de palanca, algo que nos ayuda a mover una carga pesada

En el segundo tipo el punto de apoyo esta en un extremo del brazo, la carga se ubica en la parte más cercana al punto de apoyo y la fuerza aplicada en la lejana. De esta forma funciona una carretilla. Su utilidad es evidente, mientras mas cerca este la carga en la carretilla del punto de apoyo, (la rueda), mas sencillo es desplazarla.

En el tercer tipo, el punto de apoyo sigue en uno de los extremos, pero invertimos las posiciones relativas de la carga y la fuerza aplicada. Como la carga esta mas alejada del punto de apoyo la fuerza aplicada debe ser mayor. En contraste la carga tiene un gran movimiento. De este tipo son las palancas que funcionan en las articulaciones de los brazos por ejemplo. Con independencia del tipo de palanca, la ventaja mecánica se calcula de la misma manera. Sólo hay que considerar el valor de ambas fuerzas y el brazo de cada una de ellas (definido como la distancia entre el punto de apoyo y el punto de aplicación de la fuerza).  Para que exista equilibrio, los momentos de ambas fuerzas deben ser iguales, de manera que

F resistente R resistente = F aplicada R aplicada

Donde

F resistente: fuerza resistente

R resistente: brazo de la fuerza resistente

F aplicada: fuerza aplicada

R aplicada: brazo de la fuerza aplicada

Por lo que respecta a la ventaja mecánica,

A = R aplicada / R resistente

TRANSMISIONES POR BANDAS

Es un elemento mecánico muy flexible utilizado para transmitir potencia cuando existen poleas unidas a flechas o ejes. Su apariencia es la de una línea unida extremo con extremo, con un sección trasversal que varía según sea su tipo.

Materiales de elaboración

Al principio eran elaboradas con fibras naturales ó con cuero de animales y se utilizaban en máquinas en donde la exactitud de la transmisión no fuera determinante. La duración depende de su uso, mantenimiento y trato, pero las de cuero o las de fibras naturales se fueron haciendo obsoletas por desgastarse rápidamente. Las que actualmente se utilizan están elaboradas de alambres con caucho a su alrededor, son más resistentes, durables y permiten tener una trasmisión poco ruidosa y libre de patinajes, a estas se les puede añadir una capa de fibras sintéticas bañadas en caucho para protegerlas.

Montaje

A comparación de la transmisión por engranes la transmisión por banda es poco ruidosa, más económica y permite ser utilizada en ejes o flechas que no están paralelas, su desventaja material más importante es su rápido desgaste y su posible ruptura inmediata.

El arreglo más básico en una transmisión flexible es el siguiente (Fig. 1):

Figura 1.- Las bandas pueden transmitir la potencia entre dos o más poleas siempre que sean del mismo tipo, además pueden doblarse cuando las flechas o ejes no están paralelos, a excepción de las bandas sin deslizamiento. Al instalarse se debe tensar conforme a especificaciones por correr el riesgo de salirse de la polea. Cuando se deslizan rechinan, estos rechinidos se evitan con agentes antipatinajes.

Tipos de bandas

En una primera distinción existen bandas deslizantes y no deslizantes, las segundas son las dentadas.

Bandas deslizantes:

Banda plana

Fue la primera que se utilizó, y se usa en donde existen poleas planas y abombadas. Son muy baratas pero patinan fácilmente. Están elaboradas, comúnmente, en caucho sin reforzamiento de alambres ó con protección de fibras.

Banda plana tipo listón

Son muy delgadas y están elaboradas tanto en plástico como con fibras sintéticas. Se usaban en el sistema sintonizador de los radios antiguos.

Banda plana de costilla

Es utilizada en motores de más de 100 H.P. por patinar poco. Se asemeja a un arreglo entre una banda plana y varias en V, quedando la superficie plana sin contacto con la superficie horizontal de la polea. Es más resistente que la plana o la V, aunque no menos flexible. Está muy propensa a calentarse por su considerable área de contacto con las poleas.

Banda en V

Es menos propensa al patinaje que la banda plana. Se utiliza con poleas acanaladas y ajustables en donde la transmisión debe ser por lo menos continua. Las que se encuentran en los automóviles son de caucho con alambres y protección de fibra. Además de ser ampliamente utilizada en la industria mecánica también se le encuentra en la electrónica como es el caso de las videograbadoras o en las casseteras.

Banda en V ajustable

Cuando una banda está sujeta a trabajo rudo e intenso la mayor de las veces no se daña toda completa, sino por secciones, debido a esto existen bandas ajustables ó que están formadas por secciones pequeñas que quedan unidas con una grapa ó remache removible para posibilitar su adaptabilidad a las condiciones de trabajo y a la distancia existente entre poleas. Es como armar pieza por pieza, pero tiene la desventaja de que los elementos de unión se deterioran más que las secciones elaboradas en caucho. Se les encuentra en máquinas de trabajo rudo y en ambientes extremos como en las minas.

Bandas no deslizantes:

Banda plana dentada

Cuando se necesita una transmisión flexible lo más exacta posible y que esté libre de patinajes se recurre a la banda dentada, muy utilizada cuando hay engranes unidos a las flechas o ejes. Sus dientes se acoplan perfectamente a los engranes por lo que no patinan, pero existe el riesgo de perderlos si están muy tensas. Son muy utilizadas en situaciones donde debe existir sincronización como es el caso del árbol de levas y el cigüeñal en los automóviles. También se le conoce como banda de sincronización.

Banda en V dentada

Semejante a la anterior, pero con la ventaja de evitar en mayor medida los rechinidos y patinajes pronunciados con e cambio de temperatura.

Hay otros tipos de Banda:

Planas:

Son poco usadas actualmente

Redondas

Cuando las distancias entre centros no son muy grandes

Trapeciales

Cuando se va a transmitir gran potencia, se pueden utilizar dos o más en paralelo, la distancia entre centros no debe ser muy grande.

H = (F1 - F2 )V/33000 ésta es la potencia transmitida en caballos

TRANSMISIONES POR COPLES

Un acoplamiento o cople es un dispositivo quee se utiliza para unir dos ejes en sus extremos con el fin de transmitir potencia . Existen dos tipos generales de coples, rigidos y flexibles. Los acoplamientos son sistemas de transmisión de movimiento entre dos ejes o árboles, cuyas misiones son asegurar la transmisión del movimiento y absorber las vibraciones en la unión entre los dos elementos. Las vibraciones son debidas a que los ejes no son exactamente coaxiales. Hay desalineaciones angulares o radiales, aunque lo normal es que se presente una combinación de ambas.

Diferentes clases de acoplamientos

Los acoplamientos se clasifican en función de la posición del eje geométrico de los árboles que se han de conectar. Los principales tipos de acoplamiento son: los rígidos, los flexibles, los hidráulicos y los magnéticos. Distinguimos  3 tipos:

De manguito: Los ejes se unen mediante una pieza cilíndrica hueca. No admiten desalineaciones. Se suelen usar para ejes muy largos que no se pueden hacer de una pieza. Presentan el inconveniente de tener que separar los ejes para sustituirlos, lo cual puede resultar complicado en algunos casos. De manguito partido: Parecidos a los anteriores, pero el acoplamiento está hecho en 2 piezas, que aseguran la transmisión con la presión de los tornillos. Permiten la sustitución sin tener que desmontar los ejes. 

De brida o de plato: Consta de dos platos forjados con el eje o encajados en ambos árboles y asegurados por pernos embutidos. Los de este último tipo tienen una pieza cónica para que la presión de los tornillos apriete las bridas contra los ejes, asegurando así que no haya rozamiento. Se utiliza por ejemplo para unir una turbina y su alternador, conexión que exige una perfecta alineación

Los acoplamientos Rígidos

Se diseñan para unir dos ejes en forma apretada de manera que no sea posible que se genere movimiento relativo entre ellos. Este diseño es deseable para ciertos tipos de equipos para los cuales es deseable que alla una alineación precisa de dos ejes que puede lograrse. En tales casos, el cople debe diseñarse de manera que sea capaz de transmitir el torque en los ejes.

Acoplamientos Flexibles

El modelo flexible admite desalineaciones. Se puede clasificar en dos grandes grupos:

Rígidos a torsión: No amortiguan vibraciones a torsión. Dentro de este grupo encontramos otros subgrupos:

Junta Cardan: Permiten elevados desalineamientos, tanto angulares como radiales. De hecho, se suelen usar para transmitir movimiento entre ejes paralelos. El problema que presentan es que hay oscilación en la velocidad de salida. Para evitarlo se recurre al sistema con doble junta Cardan, que consta de un eje intermedio. Para asegurar que se mantiene la velocidad, el ángulo debe ser el mismo en las dos articulaciones y los ejes de las dos articulaciones deben ser paralelos.

Juntas homocinéticas: Poseen una pieza intermedia con bolas, lo cual permite elevadas desalineaciones. Son típicas en automoción (caja de cambios-rueda). Se adjuntan imágenes de dos tipos de jaulas para alojar las bolas.

Junta Oldham: Como en el caso anterior, presenta una pieza intermedia. En este caso se trata de una pieza cilíndrica con dos salientes prismáticos perpendiculares. Admite desalineaciones radiales.

 Flexible dentado: Unos dientes son los que se encargan de transmitir el movimiento. No llevan la evolvente normal, sino que están redondeados en la cabeza para permitir desalineaciones angulares (elevadas) y radiales (pocas). También permite desalineaciones axiales, dependiendo de la longitud de los dientes.

Una variación de este tipo de acoplamiento bastante abundante en los catálogos comerciales, es el siguiente, en el que la corona exterior que une a las dos bridas en las que se acoplan los ejes, se construye de plástico, permitiendo cierto grado de amortiguamiento.

De cadena: Consta de dos bridas unidas a los ejes mediante prisioneros y de una cadena doble, que engrana sobre unos dientes. Fácilmente desalineable. Adjunto un ejemplo con cadena de plástico.

 - De barriletes: Parecido al dentado, sólo que los dientes son abombados. Permite desalineaciones. Usado en sistemas de elevevación (polipastos).

Acoplamientos elásticos.

Absorben vibraciones a torsión. La transmisión del par no es instantánea. Clasificación:

De diafragma elástico: Se caracteriza por presentar los platos provistos de pernos de arrastre, cuyo movimiento se produce a través de una conexión elástica. Admite desalineaciones.

De resorte serpentiforme: Formado por dos bridas con almenas por las que pasa un fleje en zig-zag.

De manguito elástico: Es cilíndrico pero con muchos cortes radiales, dando la apariencia de un muelle. Permite mucha desalineación y es de reducido tamaño, si bien no permite la transmisión de elevados pares. Muy utilizado en electrodomésticos.

Semielástico de tetones: Formado por dos bridas unidas por pernos, pero separadas por un material elástico.

De banda elástica: Formado por dos bridas unidas por una banda de caucho.

El acoplamiento hidráulico

Se distingue por la presencia de un cárter que se llena con aceite especial, dentro del cual hay un rotor solidario del árbol que es móvil y rige la rotación del mecanismo. La fuerza centrífuga generada por la rotación impulsa al aceite al exterior accionando un segundo rotor que, a su vez, pone en marcha el árbol de transmisión.

En el acoplamiento magnético

La unión se consigue de modo suave y de fácil regulación a través de de la acción magnética, para lo cual se dispone una mezcla de aceite y limaduras de hierro (en proporción 1:10) entre las superficies paralelas de dos platos; al pasar a través de esa mezcla una corriente de intensidad débil, las limaduras se magnetizan y accionan los platos. El desacoplamiento se consigue mediante la desmagnetización de las limaduras.

También tenemos:

Cople de cadena

El torque es transmitido mediante una cadena de rodamiento doble.

Los espaciamientos entre la cadena y los dientes de la rueda dentada en las dos mitades del cople compensan la desalineación.

Cople de engrane

El torque es transmitido entre los dientes en forma de corona a partir de la mitad del cople hacia la camisa. La forma de corona en los dientes permite desalineación