PoleasISMAEL SÁNCHEZ

VÍCTOR MUÑOZ

¿QUE ES UNA POLEA?

La polea es una rueda acanalada en su periferia,diseñada para permitir que una cuerda, cable, correa ocadena esté en contacto con su garganta o canal.

Debido a la fricción entre la garganta y la cuerda ocorrea, la polea puede girar alrededor de su eje.

Generalmente la polea gira solidaria al eje, aunque enalgunas aplicaciones puede girar libre (loca), en cuyocaso dispone de cojinetes entre el eje y el soporte o

armadura.

PARTES DE LA POLEA

En toda polea se distinguen tres partes: cuerpo, cubo y

garganta.

*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

CLASIFICACIÓN SEGÚN SU CANAL O

GARGANTALas poleas empleadas para tracción y elevación de cargas tienen el

perímetro acanalado en forma de semicírculo (para alojar cuerdas),

mientras que las empleadas para la transmisión de movimientos entre

ejes suelen tenerlo trapezoidal o plano (en automoción también se

emplean correas estriadas y dentadas)

¿PARA QUE SE UTILIZAN?

Las poleas se utilizan para tracción y elevación de objetos

pesados o cargas (máquina simple) y como mecanismo de

trasmisión de movimientos entre ejes o árboles.

TIPOS DE POLEAS COMO MÁQUINA SIMPLE

FIJA MÓVIL POLIPASTO O MULTIPLE

POLEA SIMPLE O FIJA

La polea simple o fija es aquella que no se mueve verticalmente con la carga. Estas poleas suelen estar fijadas a un soporte. Esta polea simplemente cambia la dirección de la aplicación de una fuerza y reduce el rozamiento en los cambios de dirección de las cuerdas.La ventaja mecánica tiene valor unitario. Es decir la fuerza necesaria para elevar una carga tiene que ser como mínimo igual que la carga que pretendemos elevar.

vm = 1

La ventaja de desplazamiento o velocidad también vale "1". Es decir, tenemos que tirar de la cuerda la misma distancia que sube la carga. Sin embargo tiene la ventaja de la "comodidad", puesto que es más cómodo para nuestra espalda tirar de una cuerda que levantar un peso directamente. Además podemos "colgarnos" de la cuerda para que la gravedad nos ayude a elevar la carga.En realidad tenemos que ejercer una fuerza algo mayor que el peso de la carga puesto que existen rozamientos en la polea.

POLEA MÓVIL

La polea móvil durante su funcionamiento tiene dos movimientos: uno de rotación sobre su eje y otro de traslación vertical en el mismo sentido que la carga.

Si analizamos el sistema podemos observar como presenta una ganancia mecánica, puesto que la fuerza necesaria para elevar el peso se reduce a la mitad (idealmente). Por tanto la ventaja mecánica es:

vm = 2

Este sistema tiene el inconveniente de necesitar tirar el doble de la cuerda de la altura que se eleva la carga.

Si no se usa junto a una polea fija, no podremos modificar la dirección de aplicación de la fuerza

EJEMPLOShttps://www.youtube.com/watch?v=xNCBECRcnc0

POLIPASTOS

El polipasto es una combinación de poleas fijas y móviles. Para aumentar la ventaja mecánica de la polea móvil, se emplean diversos sistemas de poleas:

• Aparejo Factorial

• Aparejo Potencial

• Polea Diferencial

APAREJO FACTORIAL

Están formados por dos grupos de poleas: un conjunto de poleas fijas y otro conjunto de poleas móviles. El peso o carga se fija al grupo de poleas móviles.

Los montajes más habituales suelen ser: cuadernal y trócola.

Ventaja mecánica del aparejo factorial

Al existir poleas movibles el sistema factorial presenta una considerable ventaja mecánica. La fuerza necesaria para elevar la carga depende del número de cuerdas que la soportan. Por tanto la ventaja mecánica de los aparejos factoriales vale:

vm = n

Siendo n = nº de cuerdas que soportan el peso.

Como sucede con todas las máquinas simples al aumentar la ventaja mecánica disminuye la ventaja de desplazamiento. En este caso debemos tirar de la cuerda una distancia n veces superior para elevar la carga.

MONTAJE CUADERNAL

MONTAJE CUADERNAL

Las poleas combinadas se disponen de forma

paralela sobre su eje correspondiente en dos

bloques.

Este montaje se utiliza habitualmente en

embarcaciones de vela entre otras aplicaciones.

MONTAJE TRÓCOLA

Es otra variante del aparejo factorial. Los grupos de

poleas fijas y móviles no se colocan sobre un eje

común, si no que los ejes de los dos grupos de

poleas van fijados sobre una armadura.

APAREJO POTENCIAL

Presenta una mayor ventaja mecánica que el aparejo factorial en relación al número de poleas que utiliza, el aparejo potencial.Como puede observarse en el esquema, las poleas móviles se colocan en cascada.

Ventaja mecánica del aparejo potencial

La relación entre la fuerza aplicada (F) y la carga (P) es la siguiente:

Siendo n el nº de poleas móviles

Por tanto, la ventaja mecánica de este sistema viene dada por:

El principal inconveniente de este sistema es que la altura de elevación de la carga viene condicionada por la distancia entre la polea fija y la primera polea móvil.

POLEA DIFERENCIALLa polea diferencial es otro tipo de polipasto utilizado habitualmente en talleres

mecánicos. Utiliza una cadena en vez de una cuerda.

Utiliza una polea móvil y una polea fija doble compuesta por dos ruedas de

diferente diámetro unidas en un mismo eje.

POLEA DIFERENCIALPara analizar el sistema podemos tomar momentos respecto al eje de giro de la

polea fija (O):

Por tanto la ventaja mecánica del sistema viene dada por:

siendo R: Radio de la polea mayor y r: radio de la polea menor.

EJEMPLOS

https://www.youtube.com/watch?v=s9-dpMA29z0

POLEAS COMO MECANISMO DE

TRANSMISION ENTRE EJES O ARBOL

El sistema de poleas de transmisión más simple

consiste en dos poleas situadas a cierta distancia,

que giran a la vez por efecto del rozamiento de una

correa con ambas poleas. Las correas suelen ser

cintas de cuero flexibles y resistentes. Es este un

sistema de transmisión circular puesto que ambas

poleas poseen movimiento circular.

PARTES1. LA POLEA MOTRIZ: también llamada polea conductora: Es la polea ajustada al

eje que tiene movimiento propio, causado por un motor, manivela,

… En definitiva, este eje conductor posee el movimiento que deseamos

transmitir.

2. POLEA CONDUCIDA: Es la polea ajustada al eje que tenemos que mover. Así,

por ejemplo: en una lavadora este eje será aquel ajustado al tambor que

contiene la ropa.

3. LA CORREA DE TRANSMISIÓN: Es una cinta o tira cerrada de cuero, caucho u

otro material flexible que permite la transmisión del movimiento entre ambas

poleas. La correa debe mantenerse lo suficientemente tensa pues, de otro modo,

no cumpliría su cometido satisfactoriamente.

VENTAJAS E INCONVENIENTES

VENTAJAS• Posibilidad de transmitir un movimiento circular entre dos ejes situados a

grandes distancias entre sí.

• Funcionamiento suave y silencioso.

• Diseño sencillo y coste de fabricación bajo.

• Si el mecanismo se atasca la correa puede desprenderse y, de este modo, separa. Este efecto contribuye a la seguridad probada de muchas máquinas queemplean este mecanismo como pueden ser taladros industriales.

INCONVENIENTES• La primera de las ventajas puede ser una desventaja, es decir, este

mecanismo ocupa demasiado espacio.

• La correa puede patinar si la velocidad es muy alta con lo cual no se garantizauna transmisión efectiva.

• La potencia que se puede transmitir es limitada.

TIPOS DE TRANSMISIÓN

• SISTEMA REDUCTOR DE VELOCIDAD

• SISTEMA DE INVERSIÓN DE GIRO

• SISTEMA AMPLIFICADOR DE VELOCIDAD

• SISTEMA DE TRANSMISIÓN EJES NO

PARALELOS

SISTEMA REDUCTOR DE VELOCIDADEn este caso, la velocidad de la polea conducida ( o de salida) es menor que la

velocidad de la polea motriz (o de salida). Esto se debe a que la polea conducida

es mayor que la polea motriz.

En el siguiente vídeo se puede apreciar un mecanismo reductor de poleas con

correa. Observa como la polea motriz es menor que la polea conducida la cual

gira a mayor velocidad. https://www.youtube.com/watch?v=sFF0ZciQ_Ws

SISTEMA DE INVERSIÓN DE GIRO

Con la correa cruzada se puede lograr que el sentido de giro de la polea

conducida sea contrario al de la polea motriz.

https://www.youtube.com/watch?v=7_htBtz7xNw

SISTEMA AMPLIFICADOR DE

VELOCIDADla velocidad de la polea conducida es mayor que la velocidad de la polea motriz.

Esto se debe a que la polea conducida es menor que la polea motriz.

La velocidad de las ruedas se mide normalmente en revoluciones por minuto

(rpm) o vueltas por minuto.https://www.youtube.com/watch?v=DHndvrIkc0k

SISTEMAS DE TRANSMISIÓN EJES NO

PARALELOS

Se usan cuando es necesario transmitir el movimiento en ángulos iguales o

inferiores a 90º

RELACIÓN DE TRANSMISIÓNLa transmisión de movimientos entre dos ejes mediante poleas está en función de los diámetros de estas, cumpliéndose en todo momento:

Donde:

D1 Diámetro de la polea conductora

D2 Diámetro de la polea conducida

N1 Velocidad de giro de la Polea Conductora

N2 Velocidad de giro de la Polea Conducida

Por lo que :

i=𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑗𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟

𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑗𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑖𝑑𝑜= 𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑝𝑜𝑙𝑒𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑖𝑑𝑎

𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑙𝑒𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟𝑎=𝑁1𝑁2

=𝐷2𝐷1

i= relación de transmisión

𝑵𝟏𝑫𝟏= 𝑵𝟐𝑫𝟐

Datos:

n1 = velocidad de la polea entrada es de 200 rpm.

n2 = velocidad de la polea salida es la incógnita

d1 = diámetro de la polea entrada es 2 cm

d2 = diámetro de la polea salida es 40 cm

A)

B) b) n1·d1 = n2·d2 = 200 rpm·2 cm = n2·40 cm

C) Es un reductor porque la velocidad de la polea de salida es menor que la velocidad de la polea de entrada (n2 < n1).

EJEMPLO:

Tengo un sistema de poleas de modo que:

La polea de salida tiene 40 cm de diámetro y la de

entrada 2 cm de diámetro. Si la polea de entrada gira a

200 rpm

a) Halla la relación de transmisión

b) Halla la velocidad de la polea de salida

c) ¿Es un reductor o un multiplicador?

TRANSMISIÓN COMPUESTAAl tener más de una polea conductora y mas de una conducida, la

formula se aplica poniendo en el numerador el producto de todas las

ruedas conductoras y en el denominador el producto de todas las ruedas

conducidas.

Como se puede observar en la formula de arriba para las velocidades en

el numerador pondremos el producto de las poleas conducidas dividido

por el de las conductoras.

Como la polea 2 grande y pequeña giran sobre el mismo eje tienen la

misma velocidad.

n1 *d1 = n2 * D2

n2 * d2 = n3 * d3

i = n3 / n1 = (d1 / D2) * (d2 / d3)

i = i1,2 * i2,3 = (d1/D2) * (d2/d3) = (n2/n1) * (n3/n2)

Ejemplo:

Un tren de poleas esta constituido por tres escalonamientos, en

los que las poleas motoras tienen unos diámetros de 10, 20 y

30mm y las tres poleas conducidas tienen 40, 50 y 60mm. Si lo

arrastra un motor que gira a 3000 r.p.m, calcula:

A) La relación de transmisión del mecanismo.

B) La velocidad del eje de salida

A) i=𝐷1∗𝐷3∗𝐷5

𝐷2∗𝐷4∗𝐷6=10∗20∗30

40∗50∗60=

6000

120000=

𝟏

𝟐𝟎

B) i=𝑛6

𝑛1=> n6= i*n1=

1

20*3000= 150 r.p.m

SELECCIONAR POLEAS

MATERIAL DE LA POLEA PARA TRANSMISIÓN DE POTENCIA

Para velocidades periféricas menores o iguales a 35 m/s se debe trabajar con

poleas en hierro fundido.

Para velocidades mayores de 35 m/s se debe emplear poleas en acero aleado.

Las poleas moldeadas por inyección o en material duro-plástico, son usadas

teniendo en cuenta su bajo costo y poco peso, pero en general no se recomienda

usar este tipo de poleas, debido a su baja conductividad del calor de los

materiales sintéticos.

Las poleas en aluminio deben ser en aluminio anodizado, sin embargo no tiene

buena vida útil.

SELECCIONAR POLEAS

Dimensiones de las Poleas

El diámetro y el ancho de las poleas depende de los

requerimientos, de la geometría y del espacio disponible.

Ancho de las poleas

El ancho de las poleas debe ser como mínimo 1.05 a 1.10

veces el ancho de la banda.

DIÁMETRO MÍNIMO

La elección del diámetro correcto de las poleas es sumamente importante, dado

que un diámetro excesivamente pequeño para una sección de correa

determinada significaría una flexión excesiva de ésta, lo que terminaría

reduciendo su vida útil. Como norma general, al aumentar el diámetro de la

polea aumentará la vida útil de la correa.

A continuación se incluye una tabla donde se indica, según la norma BS 3790, los

diámetros de polea válidos para cada sección de correa. Diámetros inferiores a

los indicados en la siguiente tabla, según la sección de la correa, no deben

emplearse:

V= Diámetro valido

R= Diámetro recomendado

SECCIÓN CORREAS