Poleas

1. Poleas ISMAEL SÁNCHEZ VÍCTOR MUÑOZ

2. ¿QUE ES UNA POLEA? La polea es una rueda acanalada en su periferia, diseñada para permitir que una cuerda, cable, correa o cadena esté en contacto con su garganta o canal . Debido a la fricción entre la garganta y la cuerda o correa, la polea puede girar alrededor de su eje . Generalmente la polea gira solidaria al eje, aunque en algunas aplicaciones puede girar libre (loca), en cuyo caso dispone de cojinetes entre el eje y el soporte o armadura.

3. PARTES DE LA POLEA

4. 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

5. CLASIFICACIÓN SEGÚN SU CANAL O GARGANTA Las 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)

6. ¿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.

7. TIPOS DE POLEAS COMO MÁQUINA SIMPLE FIJA MÓVIL POLIPASTO O MULTIPLE

8. 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.

9. 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

10. EJEMPLOS https://www.youtube.com/watch?v=xNCBECRcnc0

11. 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

12. 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.

13. MONTAJE CUADERNAL

14. 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.

15. MONTAJE TRÓCOLA E s 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.

16. 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. Ventaja mecánica del aparejo potencial   La relación entre la fuerza aplicada (F) y la carga (P) es la siguiente: Siendo n: número 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. Más información en: http://todotecnologia-eso.blogspot.com.es/2014/03/maquinas-simples-ii-la-rueda-la-polea-y.html © todotecnologia-eso.blogspot.com.es - Prof. José Manuel N. M. Ventaja mecánica del aparejo potencial   La relación entre la fuerza aplicada (F) y la carga (P) es la siguiente: Siendo n: número 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. Más información en: http://todotecnologia-eso.blogspot.com.es/2014/03/maquinas-simples-ii-la-rueda-la-polea-y.html © todotecnologia-eso.blogspot.com.es - Prof. José Manuel N. M.

17. POLEA DIFERENCIAL La 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.

18. POLEA DIFERENCIAL Para 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.

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

20. 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.

21. PARTES 1. 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.

22. 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, se para. Este efecto contribuye a la seguridad probada de muchas máquinas que emplean 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 garantiza una transmisión efectiva . La potencia que se puede transmitir es limitada.

23. TIPOS DE TRANSMISIÓN SISTEMA REDUCTOR DE VELOCIDAD SISTEMA DE INVERSIÓN DE GIRO SISTEMA AMPLIFICADOR DE VELOCIDAD SISTEMA DE TRANSMISIÓN EJES NO PARALELOS

24. SISTEMA REDUCTOR DE VELOCIDAD En 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

25. 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

26. SISTEMA AMPLIFICADOR DE VELOCIDAD la 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

27. SISTEMAS DE TRANSMISIÓN EJES NO PARALELOS Se usan cuando es necesario transmitir el movimiento en ángulos iguales o inferiores a 90º

28. RELACIÓN DE TRANSMISIÓN La 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= = = = i= relación de transmisión   =  

29. Datos : n 1  = velocidad de la polea entrada es de 200 rpm. n 2  = velocidad de la polea salida es la incógnita d 1  = diámetro de la polea entrada es 2 cm d 2  = diámetro de la polea salida es 40 cm A) B) b) n 1 ·d 1  = n 2 ·d 2  = 200 rpm·2 cm = n 2 ·40 cm C)  Es un reductor porque la velocidad de la polea de salida es menor que la velocidad de la polea de entrada (n 2  < n 1 ). 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?

30. TRANSMISIÓN COMPUESTA Al 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)

31. 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 i = = = = i= => n6= i*n1= *3000= 150 r.p.m  

32. 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.

33. 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.

34. 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

35. SECCIÓN CORREAS