POLEA Una polea, es una maquina simple que sirve para transmitir una fuerza. Se trata de una rueda, generalmente maciza y acanalada en su borde, que, con el curso de una cuerda o cable que se hace pasar por el canal ("garganta"). Las poleas que se usan para transmisiones con correas se fabrican con distintos materiales, siendo la más común fundición de hierro, acero y aleaciones ligeras. A veces se encuentran poleas de madera (muy antiguas) y de plástico.
Hoy las dimensiones de las poleas están normalizadas. Las poleas para correas planas se construyen con llanta (superficie de contacto correa-polea) plana o ligeramente abombada según se presenta en la figura siguiente. El objeto de esta conformación conformación es el de estabilizar la correa evitando con ello que se salga por el lateral.
La flecha h tiene t iene una dimensión de ⁄ √ a ⁄ √ .
La fijación de las poleas a los árboles se realiza mediante chavetas, o mediante el denominado cubo partido, elemento de gran utilidad cuyo esquema es el representado en la figura siguiente.
El funcionamiento del cubo partido es tan simple como apretar la placa de fijación contra la polea mediante tornillos. En la polea se ha conformado previamente un contracono en el que ajusta el cubo partido.
Las poleas para correas trapeciales son acanaladas y cuando son pequeñas se construyen de una sola pieza, en cambio para grandes transmisiones es frecuente usar varias poleas unidas mediante tornillos.
Las características dimensionales de estas poleas están normalizadas y, para los distintos tipos de correas, ya han sido presentadas.
Es importante destacar que el acabado de las caras laterales debe ser lo más fino y uniforme posible para evitar el prematuro desgaste por abrasión.
Las poleas para correas dentadas parecen engranajes de gran paso.
Para un funcionamiento continuado y sin problemas es muy importante que las aristas de los dientes se redondeen.
La figura siguiente presenta un detalle de una polea dentada con su correa.
A veces, y esto es frecuente, cuando la transmisión soporta movimientos bruscos, se construyen las poleas con guías laterales como se presentan en la siguiente figura que evitan que se salga la correa de su zona de contacto con la polea.
PARTES DE UNA POLEA El cuerpo es el elemento que une el cubo con la garganta. En algunos tipos de poleas está formado por radios o aspas para reducir peso y facilitar la ventilación de las máquinas en las que se instalan. El cubo es la parte central que comprende el agujero, permite aumentar el grosor de la polea para aumentar su estabilidad sobre el eje. Suele incluir un chavetero que facilita la unión de la polea con el eje o árbol (para que ambos
giren solidarios). La garganta (o canal) es la parte que entra en contacto con la cuerda o la correa y está especialmente diseñada para conseguir el mayor agarre posible. La parte más profunda recibe el nombre de llanta. Puede adoptar distintas formas (plana, semicircular, triangular...) pero la más empleada hoy día es la trapezoidal.
Tipos de poleas
Polea de cable
Poleas simples
Poleas móviles
Poleas polipasto
Polea de correa
Poleas de cable La polea de cable es un tipo de polea cuya garganta (canal) ha sido diseñada expresamente para facilitar su contacto con cuerdas, por tanto suele tener forma semicircular. La misión de la cuerda (cable) es transmitir una potencia (un movimiento o una fuerza) entre sus extremos.
El mecanismo resultante de la unión de una polea de cable con una cuerda se denomina aparejo de poleas. Esta polea podemos encontrarla bajo dos formas básicas: como polea simple y como polea de gancho.
Polea simple Una polea simple es, básicamente, una polea que está unida a otro operador a través del propio eje. Siempre va acompañada, al menos, de un soporte y un eje. El soporte es el que aguanta todo el conjunto y lo mantiene en una posición fija en el espacio. Forma parte del otro operador al que se quiere mantener unida la polea (pared, puerta del automóvil, carcasa del video...). El eje cumple una doble función: eje de giro de la polea y sistema de fijación de la polea al soporte (suele ser un tirafondo, un tornillo o un remache).
Poleas móviles La polea móvil de cable es aquella que va unida a la carga y se desplaza con ella. Debido a que es un mecanismo que tiene ganancia mecánica (para vencer una resistencia "R"
es
necesario
aplicar
solamente
una
potencia
"P "
ligeramente superior a la mitad de su valor "P>R/2") se emplea en el movimiento de cargas, aunque no de forma aislada, sino formando parte de polipastos.
Poleas polipasto El polipasto es una combinación de poleas fijas y móviles. Debido a que tiene ganancia mecánica su principal utilidad se centra en l a elevación o movimiento de cargas. La podemos encontrar en grúas, ascensores, montacargas, tensores
Polea de correa La polea de correa trabaja necesariamente como polea fija y, al menos, se une a otra por medio de una correa, que no es otra cosa que un anillo flexible cerrado que abraza ambas poleas.
Este tipo de poleas tiene que evitar el deslizamiento de la correa sobre ellas, pues la transmisión de potencia que proporcionan depende directamente de ello. Esto obliga a que la forma de la garganta se adapte necesariamente a la de la sección de la correa empleada. Básicamente se emplean dos tipos de correas: planas y trapezoidales. Las correas planas exigen poleas con el perímetro ligeramente bombeado o acanalado, siendo las primeras las más empleadas. En algunas aplicaciones especiales también se emplean correas estriadas y de sincronización que exigen la utilización de sus correspondientes poleas.
Las correas trapezoidales son las más empleadas existiendo una gran variedad de tamaños y formas. Su funcionamiento se basa en el efecto cuña que aparece entre la correa y la polea (a mayor presión mayor será la penetración de la correa en la polea y, por tanto, mayor la fuerza de agarre entre ambas). Esto obliga a que la correa no apoye directamente sobre la llanta de la garganta, sino solamente sobre las paredes laterales en forma de "V".
Sistemas de transmisión de poleas con correa
Este tipo de transmisión está basado en la polea, y se utiliza cuando la distancia entre los dos ejes de rotación es grande. El mecanismo consiste en dos poleas que están unidas por una misma correa o por un mismo cable, y su objetivo es transmitir del eje de una de las poleas al de la otra.
Ambas poleas giran solidarias al eje y arrastran a la correa por adherencia entre ambas. La correa, a su vez, arrastra y hace girar la otra polea (polea conducida o de salida), transmitiéndose así el movimiento.
Al igual que en el caso de las ruedas de fricción, el número de revoluciones (o vueltas) de cada eje vendrá dado por el tamaño de las poleas, de modo que , la polea mayor girará a una velocidad más baja que la polea menor.
Basándonos en esta idea, podemos encontrar dos casos básicos: 1. La polea de salida (conducida) gira a menor velocidad que la polea de entrada (motriz). Este es
un
sistema
de
poleas
reductor de velocidad.
2. La polea de salida gira a mayor velocidad
que
la
polea
de
entrada. Este es un sistema de poleas
multiplicador
de
velocidad.
La relación de transmisión entre ambas poleas se define de modo similar al sistema de ruedas de fricción.
n2 es la velocidad de la rueda conducida
n1 es la velocidad de la rueda motriz
D1 : el diámetro de la rueda motriz
D2 : el diámetro de la rueda conducida
NOTA: Fíjate que si el sistema de poleas es reductor, la cifra del numerador es más pequeña que la cifra del denominador y si el sistema es multiplicador, la cifra del numerador es mayor que la del denominador.
Elección Del Tipo De Correa A Utilizar Para determinar el tipo de correa recomendable a utilizar en la transmisión se requiere conoce, lo siguiente: Potencia consumida por la máquina o potencia nominal del motor. Lo ideal es conocer la potencia consumida, en razón a que no siempre la potencia de motor que utilizamos en una transmisión corresponde a la exigida por la máquina; en muchos casos aprovechamos motores que tenemos en stock de potencias superiores a la exigida por la máquina. Para efectos de cálculos, las potencias en éste manual están indicadas en KILOWATIOS (KW). Si la potencia viene expresada en CABALLOS DE FUERZA (HP), se debe hacer la conversión a KW, multiplicando los HP por 0.746; ejemplo: 10 HP x 0.746 = 7.46 KW.
Velocidad de rotación de la polea menor, generalmente la velocidad del motor; en otros casos en que necesitemos que la máquina quede con una velocidad superior a la del motor, entonces la velocidad corresponderá a la de la máquina.
Potencia efectiva (Pe) de la transmisión. Para determinar el valor de la potencia efectiva, debemos considerar la carga de trabajo que va recibir la transmisión; para ello utilizamos los valores de la tabla FACTORES DE SERVICIO (Fs) y la fórmula siguiente:
Pe = Potencia consumida x Fs
Si tenemos la potencia en Hp Pe = Hp x 0.746 x Fs
Elección de la secciones de las correas
Calculo de transmisión R.P.M eje motriz x Dppm = R.R.M eje conducido x Dppc
R.P.M eje motriz = Generalmente velocidad del motor y/o eje auxiliar que
transmite movimiento.
Dppm = Diámetro primitivo de polea motriz; generalmente la polea del
motor y/o de eje que transmite movimiento
R.P.M eje conducido = Generalmente velocidad de la máquina y/o de eje
auxiliar (contra-eje). Dppc = Diámetro primitivo de la polea conducida; generalmente la polea de
la máquina y/o de eje auxiliar (polea que recibe el movimiento del motor.
A partir de la formula general tenemos
Diámetros comerciales de las poleas las poleas comercialmente se consiguen en pulgadas, diámetro exterior; razón por la que una vez calculada la transmisión debemos convertir el diámetro primitivo obtenido a diámetro exterior dividiendo su valor por 25,4 y aproximando sus dos últimos dígitos a 0,50 o a 1,00 por exceso o por defecto según sea el caso. Diámetro exterior de polea = Diámetro primitivo poleas + 2i ( dos veces el factor )
“i”
Distancia máxima y mínima entre ejes Mínima = 0,7 (Dpm + Dpc - 4i) Máxima = 2 (Dpm + Dpc - 4i) Dpm = Diámetro exterior polea motriz. Dpc = Diámetro exterior polea conducida.
Como en nuestro medio trabajamos las poleas en pulgadas, para hacer el cálculo con mayor facilidad, convertimos las pulgadas en mm multiplicando el número de pulgadas de la polea por 25,4.
SUGERENCIA: Entre mayor sea la distancia entre ejes (sin exceder de la
distancia máxima), más óptima es la transmisión, dado que el contacto de las correas con las poleas es mayor; por lo tanto se sugiere que se utilice la distancia que más se aproxime a la “distancia máxima” .
Longitud de la correa Longitud de la correa = ( ( Dppm + Dppc ) x 3.1416 / 2 ) + 2 Le + ( ( Dp – dp) / 4 Le ) Dppm = Diámetro Primitivo Polea Motriz Dppc = Diámetro Primitivo Polea Conducida 3.1416 = Constante para hallar Perímetro de la Polea /2 = Proporción de Contacto de la Correa sobre la Polea Le = Longitud Entre Ejes Dp = Diámetro Primitivo Polea Mayor dp = Diámetro Primitivo Polea Menor
Numero de correas a utilizar Para determinar el número de correas a utilizar, es necesario conocer la potencia efectiva (Pe) en Kw y la potencia que transmite cada correa, información que obtenemos una vez se haya hecho el cálculo de la transmisión; la mejor manera de entenderlo es ilustrando la explicación a través de un ejemplo, que para su efecto ya se tiene toda la información general. El número de correas (Nc) a utilizar se calcula según la siguiente fórmula:
