Mecanismos y Transmisión de Movimiento: Poleas, Engranajes y Más

Mecanismos y Transmisión de Movimiento

1. Polea Fija (Fixed Pulley)

Es una rueda ranurada que gira en torno a un eje sujeto a una superficie fija. Por la ranura se hace pasar una cuerda, cadena o correa que permite vencer, de forma cómoda, una Resistencia (R), aplicando una Fuerza (F).
Se encuentra en equilibrio cuando la Fuerza aplicada (F) es igual a la Resistencia (R), que representa la carga. F = R

2. Mecanismo de Polea Móvil (Mobile Pulley Mechanism)

Es un conjunto de dos poleas, una de las cuales se encuentra fija, mientras que la otra puede desplazarse linealmente. Este tipo de poleas permite elevar cargas con menos esfuerzo.
Se encuentra en equilibrio cuando se cumple la siguiente igualdad: F = R/2, la Fuerza aplicada (F) es igual a la Resistencia (R) entre 2.

3. Mecanismo de Polipasto (Hoist Mechanism)

Es un tipo especial de montaje de poleas fijas y móviles. Consta de un número par de poleas, la mitad de las cuales son fijas, y la otra mitad móviles.
Se encuentra en equilibrio cuando se cumple la igualdad: F = R/2n, donde n es el número de poleas móviles.

4. Ruedas de Fricción (Friction Wheels)

Son sistemas de dos o más ruedas que se encuentran en contacto. Una de las ruedas es la motriz o de entrada, pues al moverse provoca el movimiento de la de salida. Se emplean para fabricar y arrastrar chapas o láminas metálicas, rollos de papel, etc.

5. Poleas con Correa (Pulleys with Belt)

Son dos poleas o ruedas situadas a cierta distancia, cuyos ejes suelen ser paralelos, que giran simultáneamente por efecto de una correa. El giro de un eje se transmite al otro a través de las poleas acopladas. Las dos poleas y los dos ejes giran en el mismo sentido.
La relación entre las velocidades de giro de ruedas o poleas depende del tamaño de éstas y se expresa así:
N1 * D1 = N2 * D2
N1 y N2 (o también V1 y V2) son las Velocidades de las ruedas motriz y conducida; D1 y D2 los Diámetros correspondientes.
N2 = D1 * N1 / D2 (Revolution of Driven Pulley)
N1 = D2 * N2 / D1 (Revolution of Driver Pulley)
D2 = D1 * N1 / N2 (Diameter of Driven Pulley)
D1 = D2 * N2 / N1 (Diameter of Driver Pulley)
Las velocidades de giro de ruedas o poleas se miden en vueltas, o revoluciones, por minuto (rpm) y los diámetros se expresan en milímetros o centímetros.

6. Relación de Transmisión Simple (Single Belt Transmission)

i = N2 / N1 = D1 / D2
i = Relación de Transmisión
D1 = Diámetro de Polea Motriz o Conductora (Diameter of Driver Pulley)
D2 = Diámetro de Polea Conducida (Diameter of Driven Pulley)
N1 = Velocidad de Polea Motriz o Conductora (Revolution of Driver Pulley)
N2 = Velocidad de Polea Conducida (Revolution of Driven Pulley)

7. Tren de Poleas con Correas Múltiples (Multiple Belt Transmission Systems)

Se trata de un sistema múltiple formado por más de dos ruedas. El movimiento del eje 1 se transmite al eje 2 a través de las poleas 1 y 2. Las poleas 2 y 3 acopladas al mismo eje giran con igual velocidad. Por último, la polea 3 transmite a la polea 4 el movimiento.
La relación entre las velocidades de las ruedas motriz (1) y conducida (4) puede expresarse por:
N4 / N1 = (D1 * D3) / (D2 * D4)
i = Diámetros de Poleas Conductoras / Diámetros de Poleas Conducidas

8. Tipos de Correas (Types of Belts)

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).

9. Ruedas Dentadas (Gear Wheels)

Los engranajes son ruedas dentadas que se acoplan y transmiten el movimiento circular entre dos ejes próximos, ya sean paralelos, perpendiculares u oblicuos. Para ello se utilizan engranajes que pueden ser cilíndricos, de dientes rectos o helicoidales, y cónicos. La relación entre las velocidades (V) de giro de las ruedas depende del número de dientes (n) de cada una.

10. Ruedas Dentadas con Cadena (Gear Wheels with Chain)

Sistema formado por dos ruedas dentadas de ejes paralelos, situadas a cierta distancia, y que giran simultáneamente por efecto de una cadena o correa dentada engranada a ambas. La ecuación que relaciona velocidades es:
v1 / v2 = n2 / n1
Este sistema permite transmitir grandes potencias sin pérdida de velocidad, ya que no existe deslizamiento entre cadena y rueda dentada.

11. Mecanismo de Tornillo Sin Fin (Worm Gear Mechanism)

Un Tornillo Sin Fin es un sistema formado por un tornillo que se engrana a una rueda dentada helicoidal, cuyo eje es perpendicular al eje del tornillo. Por cada vuelta del tornillo sin fin acoplado al eje motriz, la rueda dentada acoplada al eje de arrastre gira un diente. Este sistema permite una gran reducción de la velocidad.

12. Mecanismo de Piñón y Cremallera (Rack and Pinion Mechanism)

Este mecanismo convierte el movimiento circular de un piñón en uno lineal continuo por parte de la cremallera, que no es más que una barra rígida dentada. Este mecanismo es reversible, es decir, el movimiento rectilíneo de la cremallera se puede convertir en un movimiento circular por parte del piñón. En el primer caso, el piñón al girar y estar engranado a la cremallera, empuja a ésta, provocando su desplazamiento lineal.

13. Mecanismo de Tornillo y Tuerca (Screw and Nut Mechanism)

14. Variación de Velocidad

Cuanto mayor sea la velocidad, menor será la fuerza transmitida al elemento receptor, y viceversa.

Sistema Multiplicador

Sistema de Velocidad Constante

Sistema Reductor