Sistemas de Polea y Correa

Los sistemas de polea y correa consisten en pares de ruedas (poleas) situadas a cierta distancia, con ejes generalmente paralelos. Giran simultáneamente, transmitiendo el movimiento desde el eje de entrada (motriz) hasta el eje de salida (conducido) mediante una correa. Este sistema transmite fuerzas y velocidades angulares entre ejes paralelos.

La fuerza se transmite por el rozamiento entre la correa y la polea. El movimiento de la rueda conducida tiene el mismo sentido que la rueda conductora, y su magnitud depende de los diámetros de las poleas. Para invertir el sentido de giro, se debe cruzar la correa.

Ventajas e Inconvenientes

• Ventajas:
  • Alto rendimiento (95-98%).
  • Precio reducido.
  • Ampliamente utilizados en electrodomésticos (neveras, lavadoras), electrónica (disqueteras, equipos de vídeo y audio) y motores térmicos (ventilador, distribución, alternador).
• Inconvenientes:
  • Limitación para transmitir grandes potencias debido al deslizamiento de la correa.

Partes

• Poleas: Ruedas con una hendidura (canal o garganta) para acoplar la correa y un eje. Hay dos tipos:
  • Conductora (motora): Conectada al motor.
  • Conducida (arrastrada): Conectada al eje de salida, donde se encuentra la resistencia.
• Correa: Sometida a esfuerzos. El tramo entre la rueda motriz y la conducida está flojo, mientras que el otro está tenso. Fabricadas de caucho resistente al desgaste y reforzadas con cuerdas.

Tipos de Correas

• Trapezoidales: Las más utilizadas, se adaptan firmemente al canal de la polea.
• Redondas: Para curvas cerradas y fuerzas pequeñas.
• Planas: En desuso, para transmitir el esfuerzo de giro de motores a máquinas.
• Dentadas: Aseguran el agarre, con dientes que reproducen el perfil de la correa. Comunes en transmisiones de motores de automóviles.

Tipos de Sistemas de Poleas

• Directo.
• Correa invertida.
• Ejes cruzados.

Engranajes

Los engranajes son conjuntos de ruedas con «dientes» que encajan entre sí. Las ruedas motrices arrastran a las conducidas, transmitiendo un movimiento circular. Para que engranen correctamente, los dientes deben tener las mismas dimensiones.

Una rueda dentada transmite el movimiento a la contigua, que se mueve en sentido opuesto. Son sistemas robustos para transmitir grandes potencias entre ejes próximos (paralelos, perpendiculares u oblicuos), pero son ruidosos. A la rueda mayor se le llama corona y a la menor, piñón.

Ventajas, Inconvenientes y Aplicaciones

• Ventajas:
  • Ocupan poco espacio.
  • Sin deslizamiento.
  • Gran capacidad de transmisión de potencia.
  • Alto rendimiento.
  • Bajo mantenimiento.
• Inconvenientes:
  • Costosos y difíciles de fabricar.
  • Ruidosos.
• Aplicaciones: Máquinas industriales, automoción, herramientas, electrodomésticos, juguetes.

Partes de un Engranaje

• Diente: Efectúa el esfuerzo de empuje y transmite la potencia.
• Circunferencia exterior: Limita la parte exterior del engranaje.
• Circunferencia interior: Limita el pie del diente.
• Circunferencia primitiva: A lo largo de la cual engranan los dientes.

Trenes de Engranajes

Un tren de engranajes se forma con más de un par de ruedas dentadas.

• Tren de engranajes simple: Las ruedas dentadas están en un mismo plano (un solo engranaje por eje).
• Tren de engranajes compuesto: En algún eje existe más de una rueda dentada. La transmisión se realiza entre más de dos ejes simultáneamente.

Cadenas

La transmisión por cadena es similar a la de correa, pero los dientes de un piñón se engranan con los eslabones de una cadena. El acoplamiento es sin deslizamiento. Se emplea para transmitir grandes potencias con relaciones de transmisión reducidas.

Consta de una cadena sin fin cuyos eslabones engranan con ruedas dentadas (piñones) unidas a los ejes conductor y conducido.

Ventajas, Inconvenientes y Aplicaciones

• Ventajas:
  • Evita el deslizamiento.
  • Mantiene la relación de transmisión constante.
  • Mayor eficiencia mecánica.
  • No necesita estar tan tensa como las correas.
• Inconvenientes:
  • Más costoso.
  • Ruidoso.
  • Menos flexible.
  • Necesita lubricación.
• Aplicaciones: Bicicletas, motos, motores de 4 tiempos, motosierras.

Acoplamientos

¿Para qué sirven?

• Transmiten la potencia desde el eje del motor a otro eje con la mínima pérdida posible.
• Flexibilizan los grados de libertad del sistema para transmitir la potencia en otras direcciones.
• Ayudan a transmitir la potencia a lugares de difícil acceso para el motor.

¿Cómo se clasifican?

• Acoplamientos rígidos: No permiten la desalineación. Para sistemas de alta precisión.
• Acoplamientos flexibles: Permiten desalineaciones (angular, axial, paralela o torsional). Se dividen en elastoméricos y metálicos.
• Acoplamientos articulados: Trasladan la desalineación a rotación relativa respecto a un eje.

¿Qué tipos tenemos?

Existen muchos tipos. Algunos de los más usados son:

1. Acoplamientos Oldham.
2. Acoplamientos por Cardan.
3. Acoplamientos por quijada.
4. Acoplamientos por fuelle.
5. Acoplamientos por muelle.
6. Otros (por prisioneros, cuñas, manguito, bridas, disco flexible, labio flexible, estrella flexible, membrana flexible, cadena, resorte).

Tipos de acoplamientos (detalles)

• Acoplamientos tipo Oldham: 3 piezas (2 quijadas de aluminio y 1 inserto plástico). Baja inercia, no magnéticos, aislados eléctricamente. La pieza central actúa como fusible mecánico. Permite desalineación.
• Acoplamientos tipo Cardan: 2 piezas metálicas. Unen dos ejes que rotan uno respecto a otro. Usados en ejes de línea, ejes motores, máquinas herramientas. Requieren lubricación regular.
• Acoplamiento por quijadas: 3 piezas (2 quijadas y 1 inserto elastomérico). Permite cierta desalineación. Cuatro tipos de materiales de inserto. Mantenimiento mínimo, sin lubricación.
• Acoplamientos de ejes flexibles de fuelle: Conecta dos ejes giratorios. Permite flexión angular. Alta rigidez torsional, baja frecuencia de rebote. Usados en actuadores de instrumentos sensibles.
• Acoplamientos de ejes flexibles de muelles: Conecta dos ejes giratorios. Cortes en espiral. Permite deformación para corregir errores de alineación. Se desgasta por contracción y torsión. Puede fallar el equipo debido a su alta rigidez.
• Acoplamiento por manguito o prisioneros: Cilindro con agujero interno y orificios roscados. Cargas ligeras. Los prisioneros se insertan con presión.
• Acoplamiento por cuñas: Cilindro con agujero interno, ranura lateral y chavetero. Aguanta los ejes con presión.
• Acoplamiento por brida: 2 bridas montadas en cada eje. Acoplamiento rígido.
• Acoplamiento por disco flexible: 2 cubos conectados por un disco flexible.
• Acoplamiento por cadena: 2 cubos con piñones para cadena acoplados por una cadena de doble hilera. Acero y dientes endurecidos. Necesitan lubricación.

Ventajas y Desventajas de los Acoplamientos

• Ventajas:
  • Fácil alineación.
  • Los acoplamientos flexibles con elementos metálicos pueden trabajar incluso después de fallos.
  • Permiten la separación rápida de la máquina motriz y la conducida.
• Desventajas:
  • Requieren mayor espacio.
  • Los acoplamientos rígidos no aceptan errores en el espaciamiento axial.
  • En acoplamientos de engranes, la grasa tiende a separarse.

Tipos de Desalineaciones

• Desalineación paralela.
• Desalineación axial.
• Desalineación angular.

Tipos de Alineación

Algunos métodos comunes incluyen:

• Regla y nivel.
• Alineación mediante reloj radial y galgas (método Brown-Boveri).
• Cara y borde (reloj radial y axial).
• Indicadores alternados (relojes radiales en ambos ejes).
• Reloj radial y dos relojes axiales a 180º.
• Relojes axiales.
• Sistema de rayo láser.