TRANSMISIONES DE CORREA O BANDAINTRODUCCINLa funcin principal de una transmisin de correa es la misma que en una transmisin por engranes, las dos sirven para transmitir potencia entre ejes que giran. Sin embargo, el uso de engranes se vuelve imprctico cuando la distancia entre ejes es significativa. Tanto la transmisin de correa como la de cadena ofrecen flexibilidad al operar con eficiencia a distancias grandes y pequeas entre centros.Considere la cadena de una bicicleta: se utiliza para transmitir movimiento y fuerzas del ensamble giratorio del pedal a la rueda trasera. La distancia entre estos dos componentes giratorios es considerable, por lo que una transmisin de engranes no sera razonable. As mismo, la razn de velocidad de la transmisin de cadena se modifica fcilmente al cambiar la cadena por un conjunto de catarinas. De este modo se necesita un giro ms lento del pedal pero mayores fuerzas- para mantener la rotacin idntica de la rueda trasera. La razn de velocidad de una transmisin de correa se modifica de forma similar. Cambiar la razn de velocidad en una transmisin de engranes es un proceso mucho ms complejo, como en una transmisin automotriz.Las transmisiones de correa y de cadena se conocen comnmente como conectores flexibles. Ambos tipos de mecanismos pueden ir en el mismo paquete porque su cinemtica es idntica. Como el movimiento primario de los ejes es de rotacin pura, las soluciones grficas no aportan mayor comprensin, por lo tanto, nicamente resultan prcticas las tcnicas analticas.CORREASLa funcin de una transmisin por correa es transmitir el movimiento giratorio y torque de un eje a otro suavemente, sin ruido y de manera econmica. Las transmisiones de correa proporcionan la mejor combinacin integral de la flexibilidad en el diseo, bajo costo, poco mantenimiento, facilidad de ensamblaje y ahorro de espacio.Comparadas con otras formas de transmisin de potencia, las transmisiones de correa tienen las siguientes ventajas: Son menos costosas que las transmisiones de engranes o de cadena. La distancia entre centros de los ejes es flexible, mientras que en las transmisiones de engranes est restringida. Operan suavemente y con menos ruido a grandes velocidades. Se pueden disear para que se deslicen cuando se presenta una sobrecarga en la mquina. No requieren lubricacin, como es el caso de las cadenas y los engranes. Se suelen utilizar en ms de un plano. Son fciles de ensamblar e instalar, adems de que tienen tolerancias flexibles. Requieren escaso mantenimiento. Funcionan bien en la absorcin de cargas de choque.Las correas, por lo general se fabrican como una sola pieza sin uniones, con materiales como tela recubierta con caucho, cuerdas recubiertas con caucho, plstico reforzado, piel y tela. Comercialmente hay muchas formas de correas, las cuales se mencionan a continuacin.1. En la figura 11.1a se muestra una correa plana, que es el tipo ms simple, pero por lo comn, se usa slo en aplicaciones con poco torque, ya que la fuerza impulsora est restringida a la friccin pura entre la correa y la polea.2. En la figura 11.1b se presenta una correa en V, la cual es el tipo de correa ms utilizado, sobre todo en mquinas automotrices e industriales. La forma en V hace que la correa se ajuste muy tensa en la polea, lo cual incrementa la friccin y permite la operacin con mayor torque.3. En la figura 11.1c se lustra una correa en V mltiple. Este diseo de correa equivale a colocar varias correas en V, una al lado de la otra, pero unidas ntegramente. Se usa para incrementar la cantidad de potencia transmitida.4. En la figura 11.1d se observa una correa corrugada. El diseo de la correa es similar al de la correa en V, pero tiene ranuras en la superficie interior. Esta caracterstica incrementa la flexibilidad de la correa, permitindole girar en radios menores. Por consiguiente, se usa en poleas ms pequeas, reduciendo as el tamao de la transmisin.

5. En la figura 11.1e se muestra una correa de distribucin, que tiene dientes como un engrane que se acoplan con los dientes de una polea. Su configuracin combina la flexibilidad de una correa con el agarre positivo de una transmisin de engranes. Esta correa se usa ampliamente en aplicaciones donde se requiere un posicionamiento relativo de los ejes respectivos.

Las poleas, conocidas tambin como acanaladas, son las ruedas que se sujetan a los ejes y transportan la correa. Las poleas tienen una ranura alrededor del borde, cuya forma se acopla con la correa. Una polea acanalada para una correa en V se muestra en la figura 11.2, las poleas industriales se maquinan en acero o hierro fundido, dependiendo del dimetro. Para un trabajo ms ligero, las poleas acanaladas suelen fabricarse de aluminio, plstico o zinc vaciado. Su construccin es slida o con rayos radiales construidos de hierro colado.Las poleas acanaladas se clasifican por su dimetro de paso, el cual es un dimetro ligeramente menor que el borde de la ranura, correspondiente con la ubicacin del centro de la correa. Las poleas acanaladas comerciales se venden en fracciones de pulgada del dimetro interior de la ranura. La tabla 11.1 lista los dimetros de las poleas disponibles.Cuando las correas estn en operacin, se estiran con el paso del tiempo. Las mquinas que utilizan una transmisin de correas necesitan algo que compense el estiramiento de la correa, como una base ajustable del motor o una polea loca. Esta ltima sirve para mantener la tensin constante en la correa. Por lo general se coloca en el lado flojo de la correa y se precarga, sobre todo con resortes, para mantener la correa ajustada.Como ya se mencion, la correa en V es del tipo ms utilizado. Las correas en V industriales comercialmente disponibles estn hechas en uno de los tamaos estndar mostrados en la figura 11.3. Desde luego, las secciones transversales ms grandes pueden transmitir mayores potencias. Con frecuencia se usan varias correas sobre poleas con ranuras mltiples para incrementar la cantidad de potencia transmitida por la transmisin de polea. En la figura 11.4 se presenta una gua para la seleccin de una correa en V. Los valores de potencia se listan por cada correa. Cuando la transmisin de correa debe transmitir 6 hp con una correa de tres ranuras, cada una de las tres correas debe ser capaz de transmitir 2 hp.

Cabe aclarar que la figura 11.4 slo es una gua aproximada para seleccionar el tamao adecuado de la correa. Es importante seleccionar la transmisin de correa ms adecuada, con base en un estudio minucioso de la aplicacin y los requerimientos de la transmisin de potencia. Estos procedimientos de seleccin detallada se encuentran en los catlogos de los fabricantes.GEOMETRA DE LA TRANSMISIN DE CORREAUna transmisin de correa est hecha para suministrar una razn de velocidad constante entre los ejes respectivos. En la figura 11.5 se observa un diagrama de la geometra bsica de una transmisin de correa.Como ya se mencion, el dimetro de paso d de la polea se mide en el punto de la ranura donde se asienta el centro de la correa. Este es ligeramente ms pequeo que el dimetro exterior de la polea. Observe que los dimetros mostrados de las poleas de las figuras 11.2 y 11.5 son los dimetros de paso.La distancia entre los centros C es la distancia entre el centro de las poleas impulsora e impulsada. Desde luego, esta tambin es la distancia entre los dos ejes acoplados por la transmisin de correa.

Las distancias pequeas entre centros podran causar fatiga con carga mxima frecuente sobre las secciones de la correa cuando entra en la polea pequea. Las distancias grandes entre centros, con una larga distancia por sostener, suelen causar latigazos y vibraciones en la correa. La distancia normal entre centros para correas en V debera estar en el rango de:

La longitud de la correa L es la longitud total de la correa. En resumen, se especifica por lo general la longitud exterior. Esta es la dimensin que se obtiene al enrollar una cinta mtrica alrededor del lado exterior de la correa en posicin de operacin. Las correas estn disponibles comercialmente en longitudes especficas. La tabla 11.2 incluye las longitudes disponibles de correas en V industriales.

El ngulo de contacto es la medida del acoplamiento angular de la correa sobre cada polea. Se calcula para cada polea como:

Las clasificaciones de potencia de las correas disponibles comercialmente, como las mostradas en la figura 11.4, son para transmisiones con poleas del mismo tamao, por lo tanto, el ngulo de contacto nominal es de 180. Para ngulos ms pequeos, se reduce la cantidad de friccin que se desarrollara alrededor de la polea; por lo tanto, disminuya la cantidad de potencia que la correa transmite. La tabla 11.3 muestra el porcentaje de potencia nominal real que se puede transmitir por una correa que funciona sobre una polea con ngulo de contacto menor de 180. Los fabricantes de correas sugieren mantener un ngulo de contacto mayor de 120 cuando sea posible.

CINEMTICA DE UNA TRANSMISIN DE CORREAAl igual que en las transmisiones de engranes, la razn de velocidad VR se define como la velocidad angular de la polea impulsora (polea 1) dividida entre la velocidad angular de la polea impulsada (polea 2).

Como una razn es vlida independientemente de las unidades, la razn de velocidad se define en trminos de revoluciones por minuto, radianes por unidad de tiempo, o cualesquiera otros grupos convenientes de unidades de velocidad angular. Usando la misma lgica de deduccin de la ecuacin (10.19), se obtiene la siguiente ecuacin:

Al introducir los dimetros de paso,

Entonces, una definicin general de la razn de velocidad est dada por:

Note que para una configuracin tpica, como las mostradas en la figura 11.5, las poleas giran en la misma direccin. Las transmisiones cruzadas o de serpentina, como las que se ilustran en la figura 11.6, se utilizan para invertir la direccin del giro de la polea.Muchas aplicaciones industriales requieren de poleas para reducir la velocidad de una fuente de potencia. Por lo tanto, es usual tener razones de velocidad mayores que 1. Como se observa en la ecuacin (11.6), lo anterior indica que la polea impulsora gira ms rpido que la polea impulsada, lo cual es el caso en las reducciones de velocidad.

La velocidad de la correa vb se define como la velocidad lineal de la correa. La magnitud de esta velocidad corresponde a la magnitud de la velocidad lineal de un punto sobre el dimetro de paso de cada polea. Por lo tanto, la velocidad de la correa est relacionada con las velocidades de giro de las poleas y sus radios de paso mediante la ecuacin (6.5).

Advierta que la velocidad angular en esta ecuacin se debe especificar en radianes por unidad de tiempo.Una correa transmite la mxima potencia a velocidades de 4000 a 5000 fpm (ft/min), de manera que es mejor disear una transmisin de correa para que opere en este rango. Las poleas grandes de uso industrial estn fabricadas con hierro colado y generalmente tienen una velocidad lmite mxima de la correa de 6500 fpm. Esto se debe a que las fuerzas de inercia creadas por la aceleracin normal se vuelven excesivas. Quiz sea necesario un equilibrio especial para velocidades por arriba de 5000 fpm, cuando la vibracin es provocada por la aceleracin centrfuga. Finalmente, es deseable otro tipo de transmisin, sobre todo de cadenas, para velocidades por debajo de 1000 fpm.PROBLEMA DE EJEMPLO 1Se usa una transmisin de correa para transmitir potencia de un motor elctrico al compresor de un camin refrigerador. El compresor debe funcionar cuando el camin est detenido sin el motor encendido. El motor elctrico de 10 hp tiene una velocidad nominal de 3550 rpm, mientras el dimetro de la polea del motor es de 5 in. La polea del compresor tiene 7.5 in de dimetro. Determine el tamao adecuado de una correa industrial, la velocidad de operacin del compresor y la velocidad de la correa.Solucin:1. Seleccionar el tamao adecuado de la correa.La figura 11.4 sugiere que para un motor de 10 hp que funciona a 3550 rpm, se utilice una correa 3V.2. Calcule la velocidad de la correa impulsora.Con la ecuacin (11.8), la razn de velocidad se determina como:

La velocidad del compresor se calcula replanteando la ecuacin (11.8)

Las unidades de la velocidad angular del eje del motor se convierten en radianes por unidad de tiempo.

3. Calcule la velocidad de la correa.La velocidad de la correa se obtiene de la ecuacin (11.7).

PROBLEMA DE EJEMPLO 2Se requiere una transmisin de correa para producir una velocidad del motor elctrico de una rueda de esmeril, como en la figura (11.7). El motor elctrico de 50 hp tiene una velocidad nominal de 1725 rpm, por lo que se requiere una velocidad en la rueda de esmeril de 600 rpm aproximadamente. Determine el tamao adecuado de la correa y calcule dimetros adecuados de la polea del inventario de poleas listado en la tabla 11.1. Seleccione, asimismo, una longitud adecuada de la correa de la tabla 11.2 y calcule la distancia entre centros correspondiente.Solucin.1. Determine el tamao adecuado de la correa.La figura 11.4 sugiere que para un motor de 50 hp que funciona a 1725 rpm, se use una correa 5V.2. Calcule el dimetro ideal de la polea impulsora.Las velocidades angulares de los ejes respectivos son como sigue:

Figura 11.7 Rueda esmeriladora del problema de ejemplo 1.2.

La velocidad ptima de la correa se encuentra entre 4000 y 5000 fpm. Al replantear la ecuacin (11.7).

3. Seleccione una polea de inventario.La eleccin de una polea impulsora de 10.20 in de la tabla 11.1 produce una velocidad de:

4. Elija una polea impulsada de inventario.Partiendo de la ecuacin (11.8), la razn de velocidad deseada se determina por:

El dimetro resultante de la polea impulsada se calcula como:

Si elige la polea de inventario ms cercana de 27.9 in. Replanteando la ecuacin (11.8), la velocidad real de la esmeriladora es:

5. Seleccione una correa disponible.La distancia entre centros recomendada para transmisiones de correa est dentro del siguiente rango:

Se selecciona tentativamente el valor medio de 72 in. Al sustituir en la ecuacin (11.1),

Como se busca una longitud estndar de correa, se elige una de 212 in de la tabla 11.2. Con las ecuaciones (11.3) y (11.4), se calcula la distancia real entre centros requerida.

Donde:

CONCLUSIONESLas bandas o correas de transmisin son elementos mecnicos muy flexibles utilizados para transmitir potencia cuando existen poleas unidas a flechas o a ejes. Su apariencia es la de una lnea unida extremo con extremo con una seccin transversal que vara segn su tipo.La correa de transmisin trabaja por rozamiento con la polea sobre la que va montada. Este hecho, junto a su naturaleza flexible, confiere a las correas una funcin de fusibles dentro de las transmisiones, dado que se comportan como amortiguador, reduciendo el efecto de las vibraciones que puedan transmitirse entre los ejes de trasmisin.En general, el empleo de correas en las transmisiones resulta una opcin ms barata, pero como contrapartida, este tipo de elementos no pueden garantizar una relacin de transmisin siempre constante entre ejes, dado que pueden originarse pequeos deslizamientos de la correa sobre la canaladura de la polea, debido, por ejemplo, a que el testado inicial no se ha hecho correctamente, o en todo caso, producido por el desgaste con las horas de funcionamiento.Gracias a la invencin y aplicacin de las correas o bandas se puede obtener un sistema de transmisin que absorbe choques y vibraciones, donde la distancia entre ejes puede ser elevada y con menor costo en comparacin con las transmisiones de engranes o cadenas, adems, su mantenimiento es reducido, ya que no requiere lubricacin y sus aplicaciones son mltiples (en rboles de igual sentido de giro, de sentido contrario y para el accionamiento de varios rboles con una sola correa).Por otra parte, tambin existen algunos inconvenientes, ya que por lo general, las transmisiones por bandas suelen ser de mayor tamao que las de engranes o cadenas, requieren de una tensin de montaje y cargas transversales en los ejes, adems de que se pueden daar dependiendo de las condiciones ambientales en las que se usen (son susceptibles al polvo, temperaturas elevadas, contacto con el agua, aceite, etc.)

BIBLIOGRAFADavid H. Myszka.Mquinas y mecanismos.Cuarta edicin.Pearson, Editores.Ao 2012, Mxico.

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INSTITUTO TECNOLGICO DE ZACATECAS

INGENIERIA ELECTROMECNICA

Mquinas ElctricasSistemas de transmisin por bandas o correas con problemas resueltosQue presenta: Josu Alvarado Rodrguez.

Director del proyecto:MC. No Prez Ortz. Zacatecas, Zac. a 24 de noviembre del 2014.