Transmisión de Potencia

TRANSMISIÓN DE POTENCIA

  SISTEMAS DE TRANSMISIÓN.

    Los sistemas de transmisión contienen como objetivo llevar, a los diferentes elementos de una máquina la potencia y el movimiento producidos por un elemento motriz (motor) de manera que la máquina pueda funcionar y cumplir la finalidad para la que fue construida.

    Los elementos mecánicos más empleados para transmitir la fuerza y el movimiento a través de cadenas cinemáticas son: trasmisión mediante ruedas de fricción, las transmisiones por correa, la   transmisión por cadena y los engranajes, ya que normalmente el movimiento que se transmite es circular.

    Todos estos elementos mecánicos pueden ir montados sobre los llamados   ejes de transmisión o sobre árboles de transmisión.

    Los ejes de transmisión son piezas cilíndricas, generalmente de corta longitud, que sirven de soporte a poleas, ruedas de fricción, etc. Pueden ser fijos o moverse en sentido giratorio, y no transmiten fuerza sino únicamente movimiento.

    Los árboles de transmisión son piezas cilíndricas más o menos largas que trabajan a torsión y flexión, son siempre giratorios y transmiten potencia y movimiento. En la práctica se utiliza muchas veces la expresión ejes de transmisión para designar tanto a los árboles de transmisión como a los ejes de transmisión propiamente dichos.


Transmisión mediante ruedas de fricción.

    La transmisión de movimiento mediante ruedas   de fricción se realiza poniendo en contacto dos ruedas, de manera que una (motriz) arrastra a la otra (conducida) mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas Para poder transmitir el movimiento, las ruedas han de estar en contacto ejerciendo una cierta presión una sobre la otra. Así, al mover una de ellas arrastrará a la otra.

    El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz. Por tanto, si queremos mantener el sentido de giro del motor   tendremos que emplear un número impar de ruedas de fricción.

    Las ruedas de fricción pueden ser cilíndricas, cónicas o esféricas. Esto permite transmitir el movimiento no sólo entre ejes paralelos, sino también entre ejes que se cortan o se cruzan en el espacio.

    Las ruedas de fricción tienen el gran inconveniente de no poder transmitir grandes potencias, ya que puede resbalar una sobre otra, con la consiguiente pérdida de velocidad. Otro de los inconvenientes del uso de las ruedas de fricción es su desgaste, debido a que funcionan por rozamiento y presión.

Transmisión por correa.

    Es un tipo de transmisión mecánica basado en la unión de dos o más ruedas, sujetas a un movimiento de rotación, por medio de una cinta o correa continúa colocada con tensión en dos poleas: una motriz y otra movida. Al moverse la cinta (correa) trasmite energía desde la polea motriz a la polea movida por medio del rozamiento que surge entre la correa y las poleas.

    Es importante destacar que las correas de trasmisión basan su funcionamiento fundamentalmente en las fuerzas de fricción, esto las diferencia de otros medios de flexibles de transmisión mecánica, como lo son las cadenas de transmisión y las correas dentadas las cuales se basan en la interferencia mecánica entre los distintos elementos de la transmisión.

    Existen diferentes tipos de correas para llevar a cabo la transmisión del movimiento. Estas correas se clasifican según la forma de su sección transversal, y pueden ser planas, redondas o trapezoidales y multipista o estriada.

    Correas Planas.

    Las correas planas se caracterizan por tener por sección transversal un rectángulo. Fueron el primer tipo de correas de transmisión utilizadas, pero actualmente han sido sustituidas por las correas trapezoidales. Son todavía estudiadas porque su funcionamiento representa la física básica de todas las correas de trasmisión.

    Correas redondas o trapezoidales.

    La mayor utilización de las correas trapeciales se debe a que presentan considerables ventajas sobre los otros tipos de correas. Las correas trapeciales, al tener su sección en forma de cuña   tienden a clavarse en la acanaladura de la periferia de la polea en la que van colocadas, evitando que la correa   se salga de dicha acanaladura. Además ejercen mayor presión sobre   la polea, y así se evitan los resbalamientos de la correa sobre la polea, lo que produciría pérdidas de velocidad fuerza.

    Correas multipista o estriada.

    Actualmente están sustituyendo a las trapezoidales, ya que al permitir pasar por poleas tanto por la cara estriada (de trabajo) como por la cara plana inversa, permite recorridos mucho más largos y por lo tanto arrastrar muchos más sistemas. Además permiten el montaje de un tensor automático. En las aplicaciones más conocidas, la de los automóviles o vehículos industriales, pueden arrastrar por ejemplo a la vez: Alternador, Servodirección, Bomba de agua, Compresor de aire acondicionado, Ventilador (este último sólo en tracción trasera e industriales).

    En relación a otros sistemas de transmisión, las transmisiones por correa presentan las siguientes ventajas:

➢ Poseen un funcionamiento mucho más silencioso que una transmisión por cadenas o engranajes, si se encuentran en buen estado.
➢ Permiten absorber choques en la transmisión, debido a la elasticidad de la correa.
➢ Permiten transmitir potencia entre árboles a distancias relativamente grandes de forma económica.
➢ Precisa poco mantenimiento, al no ir engrasadas como ocurre en el caso de las cadenas o de los engranajes.
➢ Permite transmitir potencia entre ejes no paralelos (correas planas).
➢ Los costes de adquisición (salvo excepciones) son menores que en el caso de las cadenas y engranajes.
➢ Son fácilmente desacoplables y acoplables.
➢ Permiten cambiar la relación de transmisión fácilmente (en el caso de emplear correas planas y poleas con forma cónica).
  Pueden alcanzar velocidades bastante elevadas en comparación a las cadenas.

➢ En caso de que el eje de uno de los árboles quede bloqueado, al intentar transmitir el par a través de la polea, se produce el deslizamiento de la misma, por lo que asegura que no se produzcan daños en la máquina.

    Algunos de sus inconvenientes, en cambio, son:

    ➢ Precisan de un esfuerzo de pretensado inicial, lo cual produce una sobrecarga inicial del eje que puede producir problemas de fatiga. Este esfuerzo no es necesario en las correas de tipo sincronizado.
    ➢ Posibilidad de deslizamiento en la transmisión con lo que la relación de transmisión puede sufrir pequeñas variaciones.
    ➢ Aunque el mantenimiento es bajo, se requiere controlar el tensado de la correa. Una correa destensada puede tener una disminución de rendimiento de hasta el 5%, o no ser capaz de transmitir nada de potencia.
    ➢ Las pérdidas de potencia suelen ser elevadas, lo cual afecta directamente al rendimiento (94% - 98%).
    ➢ No pueden soportar condiciones de alta temperatura debido a los materiales elastómeros o sintéticos empleados.
    ➢ Poseen un deterioro mayor que las cadenas o engranajes, en función de los factores ambientales: humedad, polvo, lubricantes, luz solar.

Transmisión por cadena.

    Los sistemas de transmisión por cadena se emplean para transmitir movimiento entre dos ejes que se encuentran alejados entre sí.

    Para transmitir el movimiento entre dos ejes mediante una cadena, se montan unas ruedas dentadas sobre ambos ejes y se enlazan con una cadena que encaje en los dientes de las ruedas; de manera que, al girar una de ellas, arrastra a la otra.

    Las cadenas están formadas por eslabones, una serie de elementos metálicos iguales y unidos entre sí. Existen diferentes cadenas en función del tipo de eslabón de que están compuestas: cadenas de rodillos y cadenas articuladas.

      ➢ Las cadenas de rodillos están formadas por eslabones de chapa de acero unidos mediante ejes que llevan un rodillo giratorio. Éstos encajan perfectamente en los   dientes de la rueda. Las cadenas de rodillos se emplean como medio de tracción en las bicicletas y otros mecanismos.
      ➢ Las cadenas articuladas están compuestas por eslabones especiales que encajan perfectamente en los dientes de la rueda, proporcionando un funcionamiento uniforme y silencioso (cadenas silenciosas).

    En relación a otros sistemas de transmisión, las transmisiones por cadena presentan las siguientes ventajas:

        ➢ Frente a otras transmisiones, como las transmisiones por correa, no existe posibilidad de resbalamiento en la transmisión.
        ➢ En relación a las transmisiones por engranaje, el peso es menor, especialmente para distancia entre ejes medias-altas.
        ➢ La capacidad de transmisión es elevada por la gran resistencia de las cadenas.
        ➢ Las transmisiones por cadena bien engrasadas soportan bien las condiciones ambientales adversas como el polvo o la humedad sin deteriorarse.
        ➢ Debido a que la transmisión se realiza por engrane no se requieren pretensiones o tensados elevados, evitando con ello las sobrecargas de los ejes.

    Algunos de sus inconvenientes, en cambio, son:

              ➢ Frente a las transmisiones por correa, el sistema es más pesado, ruidoso y caro.
              ➢ La velocidad máxima de la cadena es inferior a que se puede alcanzar con algunas transmisiones por correa.
              ➢ El montaje y mantenimiento son más complejos que en una transmisión por correa.
              ➢ Frente a la transmisión por engranaje, la relación de transmisión es menos constante, debido al efecto de variación cordal de la velocidad.

Trasmisión por engranaje.

      Una transmisión por engranajes está formada por el acoplamiento de dos ruedas dentadas, una motriz y otra conducida, que, al introducir los dientes de una en los huecos de la contraria y producirse el giro de la rueda motora, arrastra a la conducida diente a diente.
A efectos de la cinemática, este movimiento puede considerarse como el efectuado por las ruedas de fricción cuya suma de radios coincide con la separación entre los ejes de giro de los engranajes.

      Es el sistema de transmisión más utilizado, tanto para árboles paralelos como para cruzados o que se cortan, y sirven para una gama de relaciones de transmisión, potencias y velocidades tangenciales del diseño industrial. Se caracterizan por una transmisión de fuerza sin deslizamiento, independiente de la potencia transmitida, además de ser sistemas muy seguros de bajo mantenimiento y alto rendimiento. Como contrapartida, son transmisiones costosas, muy rígidas y de alto ruido.

Arandela.

    La función de una arandela es dar presión permanente a una unión entre un tornillo y una tuerca con el objeto de impedir pérdida de pre-carga en la misma; logrando de esta manera que las partes sujetas permanezcan fijas a pesar de vibraciones u otras formas de relajación que pueden aparecer con el paso del tiempo. (Corrosión, relajación de los componentes que conforman la unión, aplastamiento).
    Tipos de arandela Las arandelas normalmente son de metal o de plástico. También por la forma: arandelas planas (normales, anchas y gruesas); Arandelas de presión (dentadas internas o externamente); arandelas cónicas, arandelas ciegas, elásticas, de seguridad o presión y de estrella
    Uso de la arandelas. Normalmente se utilizan para soportar una carga de apriete. Entre otros usos pueden estar el de espaciador, de resorte, dispositivo indicador de precarga y como dispositivo de seguro. Las arandelas también son importantes para prevenir la corrosión galvánica, específicamente aislando los tornillos de metal de superficies de aluminio.

Pasadores.

    Son vástagos de acero de forma cilíndrica o cónica, cuyos extremos están abombados o mecanizados en forma de chaflán para facilitar su introducción en un orificio común a dos o más piezas, provocando su inmovilización (pasador de sujeción), o asegurando la posición relativa entre las piezas (pasador de posición). También se puede utilizar como elemento de guía o articulación. Existen diferentes tipos de pasadores, cada uno de ellos con unas aplicaciones determinadas: Pasadores cónicos, pasadores de aletas, pasadores cilíndricos, pasadores cónicos con espiga roscada, pasadores partidos, pasadores elásticos.

    Pasadores cónicos.

    Se emplean en la fijación de piezas en máquinas y herramientas. El diámetro nominal corresponde con el más delgado, que es el que se fija en el agujero, y coincide con el valor de los redondos extremos. De acero dulce, presentan una conicidad de 1:50 el alojamiento del pasador se mecaniza una vez ensambladas las dos piezas.

    Pasadores cónicos con espiga roscada.

    De gran aplicación para grandes máquinas, para asegurar la posición de varias piezas, siendo fácilmente desmontables sacando el pasador con ayuda de una tuerca que se coloca en la espiga roscada. Se consigue una elevada precisión relativa entre ambas piezas.

    Pasadores cilíndricos.

    Son varillas de acero calibrado cortadas a la longitud deseada. Pueden utilizarse tanto como de posición como de fijación. La fijación se realiza mediante un ajuste con apriete en una de las piezas y con juego en otra. Se han normalizado en tres grupos, con extremos bombeados, achaflanados o lisos.

    Pasadores partidos.

    Son pasadores cilíndricos a los que se les ha practicado unas pequeñas ranuras uniformemente repartidas, lo que les permite ajustarse con mayor precisión al deformarse elásticamente en su alojamiento, resultando más económicos. El diámetro de los taladros coincide con el diámetro nominal de los pasadores.

    Pasadores de aletas.

    Formados por un hilo de sección semicircular, en acero dulce, plegado sobre sí mismo, con forma de horquilla. Se emplean para impedir la movilización de tuercas. Se alojan en las tuercas almenadas con juego. Exige que el taladro practicado al extremo del tornillo se realice con gran precisión. Su longitud será algo superior al del agujero en el que se instale permitiendo doblar sus extremos cuando salgan. También se pueden emplear para evitar la traslación entre ejes.

    Pasadores elásticos.

    Llamados también de tensión. Se fabrican curvando una lámina de acero de elevada resistencia. Se utilizan como pasadores de fijación, pudiendo introducirse uno dentro de otro se existen esfuerzos importantes, o como casquillos que protegen a los tornillos de esfuerzos a cortadura.

    Retenes.

    El reten es una pieza adicional de la máquina o motor, cuya misión consiste en la protección de los elementos de la misma, maximizar la vida y el buen funcionamiento de los rodamientos que forman parte de las máquinas y motores, preservar de fugas de lubricante al exterior de las cajas de velocidades o motores de explosión que van lubricados permanentemente.

    Los retenes son productos elaborados con materias primas de primera calidad en caucho. Se hacen también con siliconas y resinas de alta performance. Las siliconas y resinas dan al retén alta resistencia a la temperatura, aceites y corrosión.
    Para facilitar su instalación el retén debe ser pre lubricado con grasa o aceite para reducir la fricción durante el deslizamiento por la superficie de contacto y ayudar a proteger los labios del retén cuando la máquina inicie su funcionamiento por primera vez o después de una reparación.
    El retén, cualquiera que sea su estado, debe ser sustituido por uno nuevo cuando se realiza una reparación del mecanismo donde está instalado. Para el montaje de retenes hay que utilizar una herramienta adecuada que asegure bien el encaje en su alojamiento y no dañe el labio. Los retenes van sujetos mediante una arandela elástica de retención.

    Las dimensiones y calidades de los retenes están normalizadas de acuerdo con las dimensiones de los rodamientos que protegen.