TEMA 5.- CORREAS

TEMA 5.- CORREAS
INTRODUCCIÓN
Las correas se utilizan para transmitir,
mediante un movimiento de rotación, potencia
entre árboles normalmente paralelos, entre los
cuales no es preciso mantener una relación de
transmisión exacta y constante.
El hecho de no poder exigir una relación de
transmisión exacta y constante se debe a que en
estas transmisiones hay pérdidas debido al
deslizamiento de las correas sobre las poleas.
Dicho deslizamiento no es constante sino que
varía en función de las condiciones de trabajo, es
decir, de los valores de par transmitido y de la
velocidad de la correa.
σpermisible = 33 Kp/cm2 y velocidad
máxima de hasta 45 m/s.
• Tejido de algodón o banda de nylon. Se
construye con varias capas de tejido, normalmente
recubiertas de caucho o plástico para su
protección y mayor duración.
-
Su tensión permisible varía entre los 125 y 250
Kg/cm2 y su velocidad lineal máxima es de hasta
unos 40 m/sg.
Hay un concepto muy utilizado en las
transmisiones por correa, es el de relación de
transmisión.
Sea d1 el diámetro de la polea motriz y d2 el de
la polea arrastrada:
Las transmisiones por medio de correas son
denominadas de tipo flexible pues absorben
vibraciones y choques de los que sólo tienden a
transmitir un mínimo al eje arrastrado.
Son estas transmisiones adecuadas para
distancias entre ejes relativamente grandes,
actuando bajo condiciones adversas de trabajo
(polvo, humedad, calor, etc.), son además
silenciosas y tienen una larga vida útil sin averías
ni problemas de funcionamiento.
CORREAS PLANAS. CARACTERÍSTICAS Y
CÁLCULO
Las correas del tipo plano están constituidas
por una banda continua cuya sección transversal
es rectangular, fabricadas de distintos materiales
siendo los más empleados:
• Cuero de 4 a 6 mm. de espesor. Para bandas
de más espesor se unen capas sucesivas de
cuero mediante adhesivos, construyéndose
bandas de dos capas y bandas de tres
capas.
Figura 1.- Transmisión por correa
Es evidente que por ser la correa una banda
continua la velocidad lineal en cualquiera de sus
puntos tiene el mismo módulo. Por tanto si V es la
velocidad lineal se cumplirá (despreciando el
deslizamiento) que:
V = ω 1 ⋅ r1 = ω 2 ⋅ r2
Como:
ω 1 ⋅ r1 = ω 2 ⋅ r2
Se tiene que:
n1 ⋅ d1 = n2 ⋅ d2 ⇒
Según su capacidad se pueden clasificar en
tres grupos:
- Clase I:
- σpermisible = 25 Kp/cm2 y velocidad
máxima de hasta 12 m/s.
- Clase II:
- σpermisible = 29 Kp/cm2 y velocidad
máxima de hasta 24 m/s.
- Clase III:
d2
d1
d1 n2
=
d2 n1
La relación:
r=
d1
diametro polea motriz
=
d2 diametro polea arrastrada
se denomina relación de transmisión.
54
Si se considera un elemento de correa, como
se presenta en la figura siguiente, de longitud dL
se tiene que:
dθ
2
F
F2
0 = µ ⋅ d N + F cos
T
dS
dN
θ
d N = F.d θ - d S
dθ
dθ
- (F + d F) cos
2
2
Siendo:
F1
dθ
2
⇒
Si se supone que no hay deslizamiento de la
correa sobre la polea, se tiene que:
∑ Ft = 0
R
dθ
dL
0 = dN + dS - F ⋅ d θ
µ = coeficiente de rozamiento correa-polea.
F+dF
Figura 2.- Cálculo de la relación entre F1 y F2
Si T es la fuerza que debido a la tensión de la
correa tiende a unir las dos poleas, debido al giro
de la polea en un ramal de la correa habrá una
fuerza F1 mayor que la fuerza resultante en el otro
ramal F2.
F1 - F2 es la diferencia entre el ramal cargado y
descargado.
Como dθ es pequeño ⇒ cos
dθ
→ 1 por lo
2
que:
0 = µ ⋅dN- dF
Como: dN = F dθ - dS
0 = µ (F ⋅ d θ - dS) - dF
o bien:
Vamos a demostrar que:
0 = µ ⋅ F ⋅ d θ - µ ⋅ dS - dF
F1
= e µθ
F2
Si la masa del elemento dL de correa es dm, si
V es la velocidad lineal de la correa se tiene que:
Siendo:
dS = dm ⋅
µ = coeficiente de rozamiento correa-polea
θ = ángulo de contacto correa-polea
Si dN es la fuerza que actúa entre la correa y la
polea y dS es la fuerza centrífuga del elemento de
correa considerado, se tendrá que como la fuerza
resultante normal es cero:
dθ
dθ
- (F + dF)sen
2
2
Como dθ es muy pequeño ⇒ sen
0 = dN + dS - F •
Como:
h

dL =  R +  ⋅ d θ ≈ R.d θ
2

Siendo
R = radio de la polea
Se tiene que:
dF ⋅
Se tiene:
dm = b.h.dL.γ
dθ dθ
=
2
2
dθ
dθ
- (F + dF ) •
2
2
Despreciando:
Si γ es el peso específico de la correa:
Siendo
b = anchura de la correa
h = espesor de la correa
∑ Fn = 0 ⇒
0 = dN + dS - F ⋅ sen
V2
R
dθ
2
dm = b.h.γ .R.d θ
Con lo que:
55
En el caso del cuero sobre poleas de acero hay
una fórmula empírica que ofrece el valor de µ
ligado a la velocidad lineal de la correa.
dS = b.h.γ .R. (V 2 R ) • d θ
Si se hace:
h • b • γ • V2 = K
⇒
dS = K.d θ
Con lo que:
0 = µ ⋅ F • d θ - µ • K • d θ - dF
Despejando se tiene:
µ • (F - K) • d θ = dF ⇒ µ • d θ =
dF
F-K
Integrando se tiene que:
Un aspecto necesario para el uso de las
transmisiones por correa es el del cálculo de la
longitud de la correa en función de los diámetros
de la polea motriz y arrastrada.
Para ello usando el esquema de la figura
siguiente se tiene:
r
θ
dF
∫ F − K = µ • ∫ dθ
F2
0
µ • θ = [L • (F − K )]
Siendo V = velocidad lineal de la correa en m/s
B
A
F1
F1
F2
µ = 0'22 + 0'012.V
α
O1
F −K
⇒ µ •θ = L • 1
F2 − K
F1 - K
= eµ θ
F2 - K
α
r
l
R-r
O2
α
D
π-2α
C
π -2 α
Figura 3.- Cálculo de la longitud de correa
De la figura se obtiene que:
Como:
l = O1O2.cos α
K = b ⋅ h ⋅ γ ⋅ V2
Siendo:
Si V = 0 se tiene que K = 0 ⇒
F1
= eµ θ
F2
O1 O2 = distancia entre centros de las poleas
L = AB + BC + CD + DA
(I)
AB = CD = l = O1O2cos α
Ecuación que será de gran utilidad en el
cálculo de frenos.
De forma inexacta, como los valores de K son
pequeños, es frecuente encontrar en el cálculo de
transmisiones por correa la fórmula (I) obtenida
anteriormente.
El coeficiente de rozamiento µ entre polea y
correa está muy estudiado, habiendo tablas como
la) siguiente que ofrecen valores de µ.
Material del cuerpo
rozante
Acero sobre acero
Acero sobre bronce
Madera sobre madera
Cuero sobre metal
Cuero sobre fundición
Cuero sobre madera
µ0
(rozamiento de
partida)
0'15
0'2
0'65
0'6
0'5-0'6
0'47
µ
(rozamiento en
movimiento)
0'1
0'16
0'25
0'25
0'28
0'27
Tabla 1.- Coeficientes de rozamiento
AD = r ⋅ (π - 2 α ) ; BC = (π + 2 α ) ⋅ R
sen α =
R-r
O 1O 2
α = arcsen
R-r
O1O2
L = π r - 2r α + π R + 2R α + 2O1O2cos α
L = π (R + r) + 2 α (R - r) + 2O1O2cos α
El cálculo de la sección transversal de la correa
se calcula con la fórmula que ofrece la tensión o
esfuerzo en el ramal más cargado, o sea el
sometido a la carga F1:
σ=
F1
A
Como σ ≤ σpermisible ⇒ Área mínima de la
sección vendrá dada por:
56
A=
F1
σpermisible
Como el área A es una sección rectangular, si
b es la anchura de la correa se tendrá que el
espesor mínimo necesario en la correa es a, dado
por:
A
a.b = A ⇒ a =
b
CORREAS TRAPECIALES. CARACTERÍSTICAS
Y CÁLCULO
Las correas trapeciales o en V son las más
ampliamente
usadas
en
este
tipo
de
transmisiones.
Se construyen de caucho en cuyo interior se
colocan elementos resistentes a la tracción. El
esquema de una correa es el siguiente:
La velocidad de la correa, como se desprende
del estudio realizado, incide de manera notable en
su comportamiento, ya que la fuerza centrífuga
crece rápidamente con la velocidad y puede llegar
a valores a los que la capacidad de transmisión de
potencia se anula.
En la práctica no se aconsejan velocidades
mayores de 30 m/s, ya que las flexiones a las que
se somete la correa al pasar sobre las poleas
actúan sobre la vida útil y a más velocidad lineal
mayor es el número de flexiones a las que se
somete la correa por unidad de tiempo y menor,
lógicamente, será su vida útil.
Un aspecto de gran importancia en el cálculo
de transmisiones con correas planas es el del
diámetro mínimo aconsejable de poleas.
Esta es una medida empírica cuyos valores
usuales son los siguientes:
Diámetro de polea (cm)
espesor de
espesor
espesor
Velocidad
correa
medio
grande
lineal m/s
pequeño<7mm
7-9 mm
9-14 mm
V<12
6-10
10-20
20-50
12<V<20
7-11
11-22
22-55
20<V<30
9-13
13-25
25-60
Tabla 2.-Diámetros mínimos aconsejables de poleas
Para poder transmitir potencia la correa debe
tener una tracción inicial, la denominada tracción
de reposo. Se recomiendan unos 125 N/cm de
anchura de correa.
Cuanto más tensa esté la correa más potencia
se puede transmitir sin deslizamiento excesivo,
pero por contra mayor y más rápido es el
deterioro.
Como ocurre que con el servicio las correas se
alargan haciéndose necesario el tensado
periódico, se recurre a sistemas de ajuste bien por
basculamiento bien por desplazamiento o bien, y
esta es una solución muy racional, por polea de
tensión que no sólo permite regular la tensión sino
que posibilita un mayor contacto de la correa con
la polea.
A
D
B
C
Figura 4.- Detalles constructivos de una correa trapecial
Los componentes que forman una correa
trapecial son:
-
A: Funda exterior de tejido vulcanizado
B: Elementos que soportan la carga
C: Cojín resistente de caucho
D: Capa de flexión
Las poleas con garganta acanalada afectan a
la capacidad de transmisión ya que el denominado
efecto cuña da lugar a una fuerza normal de la
correa sobre la polea muy superior a la de las
correas planas.
El efecto cuña favorece también el uso de
correas aplicadas a poleas con reducida distancia
entre sus centros, y grandes diferencias entre los
diámetros.
Es frecuente encontrar transmisiones con
correas trapeciales múltiples, con la única
condición de que se usen correas especialmente
próximas en longitud, es decir, de estrecha
tolerancia en su fabricación, pues, en caso
contrario, la correa más corta trabaja en exceso y
se romperá demasiado pronto.
F1 - K
= e µθ obtenida para
F2 - K
correas planas es igualmente útil si se sustituye µ
por µ/sen φ, siendo 2 φ el ángulo de la garganta
que es próximo a 35º.
La
ecuación
57
b
En referencia a los aspectos más importantes
de la poleas de garganta para correas trapeciales
estan recogidos en la norma UNE 18164-88.
correa
φ
φ
N
N/2·sen φ
N/2·sen φ
Los ángulos de garganta que se utilizan para la
construcción de éstas son ligeramente inferiores a
los ángulos de los flancos de la correas que van a
alojar, en concreto se fabrican poleas con valores
de 32º, 34º, 36º y 38º.
2φ
polea
a
Figura 5.- Sección transversal de correa trapecial
y acanaladura de polea
Para determinar la relación de transmisión es
preciso definir el diámetro primitivo dp, que es el
que corresponde en la polea a la fibra neutra de la
correa. Se denomina fibra neutra a aquella fibra
cuya longitud no cambia cuando la correa se dobla
perpendicularmente a su base.
El esquema de una polea con acanaladuras
trapeciales es el que se presenta en la figura
siguiente:
f
polea
La relación de transmisión de las transmisiones
en correas trapeciales viene dada por:
e
wd
correa
bmin
dp1 ⋅ n1 = dp2 ⋅ n2
hmin
dp
α
Las correas trapeciales, en función de sus
dimensiones, se agrupan según la norma UNE
18006-93 en siete tipos básicos según su sección
transversal, a saber, Y, Z, A, B, C, D y E.
Figura 6.- Sección acotada de correa
En la tabla siguiente se presentan los valores
característicos de los siete tipos de correas
comerciales:
Las dimensiones de poleas según la Norma
UNE 18164-85 son las que se presentan en la
tabla siguiente:
Sección de
garganta
Y
Z
A
B
C
D
E
b
h
bp
wp
bmín
hmín
e
f
5,3
8,5
11
14
19
27
32
1,6
2
2,75
3,5
4,8
8,1
9,6
4,7
7
8,7
10,8
14,3
19,9
23,4
8
12
15
19
25,5
37
44,5
7
8
10
12,5
17
24
29
Tabla 4.- Dimensiones normalizadas de poleas con
acanaladuras para correa trapecial.
α
bp: Ancho primitivo normal.b: Ancho aproximado de la base superior.
h: Altura aproximada.α: Ángulo de los flancos.
Sección
Y
Z
A
B
C
D
E
bp (mm)
5,3
8,5
11
14
19
27
32
b (mm)
6
10
13
17
22
32
38
h (mm)
4
6
8
11
14
19
25
40º
α
Tabla 3.- Dimensiones normalizadas de correas trapeciales.
Además de las dimensiones señaladas para
cada tipo de sección, la norma UNE 18006-93
indica los desarrollo primitivos y las tolerancias de
fabricación, aspecto este último de suma
importancia para lograr un trabajo correcto en las
transmisiones de correas múltiples.
Igualmente se establecen un número de
diámetros de referencia limitados para cada tipo
de sección de garganta, estableciendose unos
valores recomendados (para las condiciones
medias de funcionamiento) y unos valores
mínimos, que se indican en la siguiente tabla:
Diámetro primitivo de polea
Recomendado
Mínimo
(mm)
(mm)
Y
60
20
Z
80
50
A
118
75
B
190
125
C
315
200
D
475
355
E
600
500
Tabla 5.- Diámetro primitivo mínimo de las poleas trapeciales
Perfil
58
Existe mucha más normativa referida a las
correas trapeciales que la citada y que abarca
aspectos tales como las tolerancias de fabricación
y montaje de los elementos de una transmisión,
las comprobaciones que se deben realizar sobre
cada uno de los componentes, tipos especiales de
correas trapeciales y otros muchos aspectos.
El uso de correas trapeciales aconseja no
utilizarlas para velocidades lineales mayores de 25
m/s, pues, aunque se sabe la velocidad lineal
incide notablemente en la potencia a transmitir, la
fuerza centrífuga reduce el contacto correa-polea
y limita la capacidad de transmisión de potencia.
con transmisiones tan diversas que resulta hasta
espectacular.
POTENCIA TRANSMITIDA POR UNA CORREA
La potencia transmitida por una correa es
función de la diferencia entre las tensiones de sus
ramas y de su velocidad lineal, ya que como se
observa en la siguiente figura, el par transmitido
viene dado por:
F2
r
La velocidad se puede variar eligiendo de
forma adecuada el diámetro de la polea, si bien
condiciones variadas de montaje o de diseño
pueden obligar a usar transmisiones con correas
múltiples.
Antes de finalizar este apartado se van a
enumerar una serie de ventajas e inconvenientes
que presentan las correas trapeciales.
Entre las ventajas se pueden enunciar:
-
La distancia entre ejes puede ser tan
pequeña como permitan las poleas.
La relación de diámetros entre poleas
puede ser muy grande, llegando hasta
12/1.
Las correas trapeciales trabajan en
cualquier posición.
Pueden usarse correas múltiples.
Requieren gracias al efecto cuña muy
poca tensión inicial.
Soporta muy bien las temperaturas
extremas.
No atacan a los cojinetes de soporte de
las poleas por tensión excesiva.
Resisten la intemperie.
Hay modelos especiales SPA, SPB...
que
soportan
condiciones
muy
adversas y agresivas.
Entre los inconvenientes es preciso tener en
cuenta que:
-
Las grasas, aceites, gasolinas y gas-oil
las atacan.
Su longitud crece con el uso.
El
deslizamiento
las
destruye
rápidamente.
Para concluir indicar que las correas
trapeciales deben trabajar siempre en un plano, si
bien hay ocasiones en las que pueden montarse
F1
Figura 7.- Fuerzas en una correa.
M = (F1 − F2 ) • r
Siendo:
M = par motor.
F1 = fuerza en el ramal más cargado.
F2 = fuerza en el ramal menos cargado.
r = radio de la polea.
Y como entre las expresiones de la potencia se
tiene que:
N = M•n
Siendo:
N = potencia.
M = par motor.
n = régimen de giro.
Sustituyendo la
segunda se tiene:
primera
expresión
en
la
N = (F1 − F2 ) • n • r
Y como:
n·r = velocidad lineal de la correa
se tiene:
N = (F1 − F2 ) • v
Siendo:
N = potencia transmitida.
F1 - F2 = diferencia de carga entre los ramales
de la correa
v = velocidad lineal de la correa.
59
Velocidad
Sección
Sección
Sección
periférica
C
D
E
en m/s
22×14
32×19
38×25
9'5
5'5
10'5
14'3
10'0
5'8
11'0
15'0
10'5
6'0
11'4
15'7
11'0
6´2
11'8
16'3
11'5
6'4
12'2
16'9
12'0
6'7
12'6
17'5
12'5
6'9
13'0
18'1
13'0
7'1
13'4
18'7
13'5
7'3
13'8
19'3
14'0
7'5
14'2
19'8
14'5
7'7
14'6
20'5
15'0
7'9
15'0
21'0
15'5
8'1
15'3
21'3
16'0
8'3
15'5
21'7
16'5
8'5
15'7
22'2
17'0
8'7
15'9
22'6
17'5
8'9
16'1
23'0
18'0
9'0
16'3
23'4
18'5
9'1
16'4
23'8
19'0
9'2
16'6
24'2
19'5
9'3
16'8
24'6
20'0
9'4
17'0
25'0
20'5
9'5
17'1
25'3
21'0
9'6
17'3
25'6
21'5
9'6
17'4
25'8
22'0
9'7
17'5
26'0
22'5
9'7
17'6
26'2
23'0
9'8
17'7
26'3
23'5
9'8
17'8
26'5
24'0
9'9
17'9
26'7
24'5
9'9
18'0
26'9
25'0
10'0
18'0
27'0
Tabla 6.- Potencia teórica transmitida
por las correas trapeciales (C.V.)
El cálculo de instalaciones de transmisión de
potencia con correas trapeciales podría hacerse
con una metodología semejante a la desarrollada.
Hoy, la amplia oferta comercial existente ofrece al
técnico tablas y ábacos que permiten un cálculo
rápido y preciso de este tipo de transmisiones.
De esta forma la tabla siguiente aporta la
potencia teórica que puede transmitir una correa
en función de su velocidad lineal, trabajando en
condiciones normales.
Velocidad
periférica
en m/s
4'0
4'5
5'0
5'5
6'0
6'5
7'0
7'5
8'0
8'5
9'0
9'5
10'0
10'5
11'0
11'5
12'0
12'5
13'0
13'5
14'0
14'5
15'0
15'5
16'0
16'5
17'0
17'5
18'0
18'5
19'0
19'5
20'0
20'5
21'0
21'5
22'0
22'5
23'0
23'5
24'0
24'5
25'0
Sección
Z
10×6
0'25
0'28
0'30
0'33
0'36
0'39
0'42
0'45
0'48
0'51
0'54
0'57
0'60
0'63
0'66
0'69
0'72
0'75
0'78
0'81
0'84
0'87
0'90
0'91
0'92
0'94
0'95
0'96
0'97
0'97
0'98
0'99
1'00
1'02
1'04
1'06
1'08
1'10
1'10
1'10
1'10
1'10
1'10
Sección
A
13×8
0'8
0'8
0'9
1'0
1'0
1'1
1'2
1'3
1'4
1'5
1'6
1'7
1'8
1'8
1'9
1'9
2'0
2'1
2'2
2'3
2'3
2'4
2'5
2'5
2'6
2'6
2'6
2'7
2'7
2'8
2'8
2'9
2'9
2'9
2'9
3'0
3'0
3'0
3'0
3'0
3'1
3'1
3'1
Sección
B
17×11
1'1
1'2
1'3
1'4
1'5
1'6
1'7
1'8
1'9
2'0
2'2
2'4
2'5
2'6
2'6
2'7
2'9
3'0
3'1
3'2
3'3
3'4
3'5
3'6
3'6
3'7
3'7
3'8
3'9
4'0
4'1
4'2
4'2
4'2
4'3
4'3
4'3
4'4
4'4
4'4
4'4
4'5
4'5
Velocidad
periférica
en m/s
4'0
4'5
5'0
5'5
6'0
6'5
7'0
7'5
8'0
8'5
9'0
Sección
C
22×14
2'4
2'6
3'0
3'2
3'4
3'6
3'9
4'2
4'5
4'8
5'2
Sección
D
32×19
4'7
5'0
5'5
6'1
6'7
7'3
7'9
8'5
9'0
9'5
10'0
Sección
E
38×25
6'5
7'1
7'9
8'7
9'4
10'2
10'9
11'6
12'3
13'0
13'7
Cuando las condiciones son adversas se aplica
la fórmula empírica:
Nreal = Nteórica ⋅
C1 ⋅ C 3
C2
Siendo:
C1 = coeficiente de corrección del ángulo de
contacto correa-polea
C2 = coeficiente de corrección debido a
sobrecargas en la transmisión
C3 = coeficiente de corrección debido a la
utilización de diámetros menores que los
mínimos permisibles
C3 =
diámetro de uso elegido
diámetro mínimo aconsejado por la norma UNE 18164
La tabla siguiente ofrece los valores de C1
según el ángulo de contacto.
Ángulo de
contacto
180º
170º
160º
150º
140º
130º
C1
1
0'98
0'95
0'92
0'89
0'86
Ángulo de
120º 110º
100º
90º
80º
70º
contacto
C1
0'82
0'78
0'73
0'68
0'63
0'58
Tabla 7.- Coeficiente de corrección por contacto
El coeficiente de corrección de sobrecargas se
ofrece en sendas tablas.
60
La tabla siguiente ofrece los valores de C2 en
función del % de sobrecarga y la tabla 8 ofrece C2
en función del tipo de la transmisión.
Sobrecarga
instantánea en %
0
25%
50%
100% 150%
C2
1
1'1
1'2
1'4
1'6
Tabla 8.- Coeficiente de corrección en función del % de
sobrecarga
Clase de máquina
Coeficiente de corrección
Ventiladores pequeños hasta 10CV
Bombas centrífugas
1'1 -1'2
Agitadores de líquidos
Compresores centrífugos
Soplantes
Cintas transportadoras
Árboles de transmisión
Generadores
Punzonadoras
Cizallas y prensas
1'2 - 1'4
Troquetes
Ventiladores
Máquinas herramientas
Maquinaria de imprenta
Martillos pilones
Gravilladoras
Compresores de pistón
Bombas de pistón
Transportadoras de tornillo
Transportadores de sacudidas
1'4 - 1'6
Maquinaria de aserraderos
Maquinaria textil
Elevadores de cangilones
Maquinaria para hacer ladrillos
Batidoras para fábricas de papel
Machacadoras de mandíbulas
Machacadoras de rodillos
Machacadoras de cono
1'6 - 1'8
Molinos de bolas
Molinos de tubos
Molinos de barras
montacargas
• Para servicios continuos de 24 h aumentar 0'2 al factor
Si la transmisión ha de funcionar mojada aumentar 0'2 al factor
Si se usan poleas tensoras, aumentar 0'2 al factor
Para funcionamiento intermitente restar 0'2 al factor
Tabla 9.- Coeficiente de corrección de sobrecargas
en función del equipo accionado
El número de correas precisas para cada
instalación se calcula dividiendo la potencia
necesaria entre la potencia transmitida por cada
correa con el método de cálculo hasta aquí
expuesto.
El ábaco siguiente es un prontuario indicativo
de las condiciones óptimas de utilización de cada
tipo de correa.
V.
polea
peq.
(r.p.m.)
Potencia (CV)
1 2 3 4 71/2 10 15 20 30 50 75 100 150 200 250
500
o más
4000
3500
3000
2500
2000
_
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_
_
_
_
_
_
_
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_
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_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_A
_ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ B
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ C
1750
1500
1250
1000
900
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
800
700
600
500
_
_
_
_
E
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_
_
_
_
F
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
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_
_
_
_
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
400
300
200
100
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
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_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_ D
Figura 7.- Ábaco para elección de correas
CORREAS DENTADAS. CARACTERÍSTICAS Y
CÁLCULO
Constituyen las correas dentadas un sistema
moderno de transmisión de potencia que reúne la
práctica totalidad de los ventajas de las correas
planas y trapeciales y elimina sus inconvenientes.
Entre los nombres con los que se
comercializan se les llama correas de
sincronización que es bastante definitorio de una
de sus más importantes cualidades.
Sus elementos de tracción usuales son cables
de acero y es por lo que estiran muy poco bajo
carga y servicio y soportan grandes esfuerzos.
Su tensión inicial puede ser muy baja, lo que
origina una reducida carga en los cojinetes y no
precisa (aunque no son desechables) elementos
tensores.
Se construyen a base de neopreno al que se le
coloca una cubierta exterior de nylon.
Como las poleas que requieren se tallan con
dientes la transmisión que realizan es
sincronizada lo que en muchos casos además de
útil es necesario.
Tienen un funcionamiento silencioso, no
precisan lubricación. Para su cálculo es preciso
tener en cuenta que, según indica la experiencia,
debe haber un mínimo de seis dientes en
contacto.
La relación de transmisión de estas correas
viene dada por la expresión:
dp1 ⋅ n 1 = dp2 ⋅ n 2
61
Siendo:
dp1 y dp2 los diámetros primitivos de las
poleas
n1 y n2 el número de revoluciones de
ambas poleas.
Por una fórmula básica en engranajes y que
veremos más adelante se tiene que:
π ⋅ dp1 = p ⋅ Z1
Siendo:
p = paso
Z1 = nº de dientes de la polea 1
Despejando en la ecuación anterior se tiene:
dp1 =
p
π
⋅ Z1
Estas correas se agrupan comercialmente en
los tipos XL, L, H, XH, y XXH.
Sus características de paso se presentan en la
siguiente tabla.
Tipo
XL
L
H
XH
XXH
Paso
5'080 mm (1/5")
9'525 mm (3/8")
12'700 mm (1/2")
22'225 mm (7/8")
31'750 mm (1 1/4")
Tabla 10.- Tipos de correas dentadas y pasos
correspondientes.
Los fabricantes ofrecen catálogos en los que
aportan la potencia base de los distintos modelos
de correas. En la tabla siguiente se presenta la
potencia base de una correa del tipo L para
diferentes valores del diámetro primitivo y para
diferentes regímenes de giro de la polea más
pequeña usada en la transmisión.
Y llamando módulo a:
m=
p
π
Como:
p
π
=
dp1 dp 2
=
Z1
Z2
Se tiene que:
dp1 = m.Z1
Y por tanto:
dp2 = m.Z2
Sustituyendo dp1 y dp2 se tiene que la relación
de transmisión también puede expresarse por:
Z1 ⋅ n1 = Z2 • n2
El número mínimo de dientes en contacto entre
la polea más pequeña y la correa se calcula por la
fórmula:
Zc =
β
360
⋅ Z1
Ecuación en la que:
Zc = número de dientes en contacto.
β = ángulo de contacto polea-correa.
Z1 = número de dientes de la polea.
En este tipo de correas se denomina Potencia
base a la potencia transmitida por cada cm de
anchura de correa.
62
Nº dientes de la
polea menor
r.p.m.
Dp (cm)
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
2600
2700
2800
2900
3000
3100
3200
3300
3400
3500
3600
3700
3800
4000
4200
4400
4600
4800
5000
5200
5400
5600
5800
6000
14
15
16
18
20 22 24 26
28
30
32
36
40
48 50
42'4 45'5 48'5 54'6 60'6 66'7 72'8 78'8 84'9 90'9 97'0 109'1 121'3 145'5
0'02 0'03 0'03 0'03 0'04 0'05
0'06 0'06 0'06 0'07 0'08 0'09
0'08 0'09 0'09 0'11 0'12 0'13
0'11 0'12 0'13 0'15 0'16 0'18
0'14 0'15 0'16 0'18 0'20 0'22
0'17 0'18 0'19 0'22 0'24 0'27
0'20 0'21 0'22 0'26 0'28 0'31
0'23 0'24 0'26 0'29 0'32 0'36
0'26 0'27 0'29 0'33 0'37 0'40
0'28 0'30 0'32 0'37 0'41 0'45
0'31 0'33 0'36 0'40 0'44 0'49
0'34 0'37 0'39 0'44 0'48 0'53
0'37 0'39 0'42 0'47 0'52 0'58
0'40 0'42 0'45 0'51 0'57 0'62
0'43 0'45 0'48 0'55 0'61 0'67
0'45 0'48 0'52 0'58 0'65 0'71
0'48 0'51 0'55 0'62 0'69 0'75
0'51 0'54 0'58 0'65 0'73 0'80
0'54 0'57 0'61 0'69 0'77 0'84
0'57 0'61 0'65 0'72 0'80 0'88
0'60 0'64 0'68 0'76 0'84 0'93
0'63 0'67 0'71 0'80 0'88 0'97
0'65 0'70 0'74 0'83 0'92 1'01
0'68 0'72 0'77 0'87 0'96 1'05
0'71 0'75 0'80 0'90 1'00 1'09
0'73 0'78 0'83 0'93 1'03 1'13
0'76 0'81 0'87 0'97 1'07 1'18
0'79 0'84 0'90 1'00 1'11 1'21
0'82 0'87 0'93 1'04 1'15 1'25
0'84 0'90 0'96 1'07 1'18 1'29
0'87 0'93 0'99 1'11 1'22 1'33
0'90 0'96 1'02 1'14 1'25 1'37
0'92 0'98 1'05 1'17 1'29 1'41
0'95 1'01 1'08 1'21 1'32 1'45
0'98 1'04 1'11 1'24 1'36 1'48
1'00 1'07 1'14 1'27 1'39 1'52
1'03 1'10 1'17 1'30 1'43 1'56
1'06 1'12 1'19 1'34 1'47 1'59
1'11 1'18 1'26 1'40 1'53 1'66
1'24 1'31 1'46 1'60 1'73
1'30 1'37 1'52 1'66 1'80
1'34 1'43 1'58 1'72 1'86
1'39 1'48 1'64 1'79 1'93
1'44 1'54 1'69 1'84 1'98
1'50 1'58 1'75 1'89 2'04
1'54 1'64 1'81 1'95 2'09
1'59 1'69 1'86 2'00 2'14
1'64 1'74 1'90 2'05 2'19
1'69 1'79 1'95 2'10 2'24
0'05
0'10
0'15
0'19
0'24
0'29
0'34
0'39
0'44
0'49
0'53
0'58
0'63
0'68
0'73
0'77
0'82
0'87
0'91
0'96
1'01
1'05
1'09
1'14
1'18
1'23
1'27
1'31
1'35
1'39
1'44
1'48
1'52
1'56
1'60
1'64
1'67
1'71
1'79
1'86
1'93
1'99
2'05
2'11
2'16
2'21
2'26
2'30
2'33
0'06 0'06 0'06 0'06
0'10 0'11 0'12 0'13
0'16 0'17 0'18 0'19
0'21 0'23 0'24 0'26
0'26 0'28 0'30 0'32
0'32 0'34 0'37 0'39
0'37 0'40 0'43 0'45
0'42 0'45 0'48 0'52
0'47 0'51 0'55 0'58
0'53 0'57 0'61 0'65
0'58 0'63 0'67 0'71
0'63 0'68 0'73 0'77
0'68 0'73 0'78 0'84
0'73 0'79 0'84 0'90
0'78 0'84 0'90 0'96
0'84 0'90 0'96 1'02
0'89 0'95 1'02 1'08
0'94 1'00 1'07 1'14
0'98 1'06 1'13 1'20
1'03 1'11 1'18 1'25
1'08 1'16 1'24 1'31
1'13 1'21 1'29 1'37
1'17 1'26 1'34 1'43
1'22 1'31 1'40 1'48
1'27 1'36 1'45 1'53
1'32 1'41 1'50 1'59
1'37 1'46 1'55 1'64
1'41 1'51 1'60 1'60
1'46 1'55 1'64 1'74
1'50 1'60 1'69 1'79
1'54 1'64 1'74 1'83
1'59 1'69 1'79 1'88
1'63 1'73 1'83 1'92
1'67 1'77 1'87 1'97
1'71 1'81 1'91 2'01
1'75 1'86 1'95 2'05
1'79 1'90 1'99 2'09
1'83 1'94 2'03 2'13
1'90 2'01 2'10 2'19
1'97 2'08 2'17 2'26
2'04 2'14 2'24 2'32
2'10 2'20 2'29 2'37
2'16 2'25 2'34 2'41
2'23 2'31 2'38 2'44
2'27 2'35 2'42 2'47
2'31 2'39 2'45 2'49
2'35 2'43 2'47 2'50
2'39 2'45 2'49 2'50
2'42 2'47 2'50 2'49
0'07
0'15
0'22
0'29
0'37
0'44
0'51
0'58
0'65
0'73
0'80
0'87
0'94
1'00
1'07
1'14
1'21
1'27
1'33
1'40
1'46
1'52
1'58
1'64
1'69
1'75
1'80
1'85
1'90
1'95
2'00
2'05
2'09
2'14
2'18
2'21
2'24
2'28
2'34
2'39
2'43
2'46
2'49
2'49
2'49
2'49
2'46
2'42
2'36
0'08
0'16
0'25
0'32
0'41
0'49
0'57
0'65
0'73
0'80
0'88
0'96
1'03
1'11
1'18
1'26
1'33
1'40
1'47
1'53
1'60
1'66
1'73
1'79
1'85
1'90
1'96
2'01
2'06
2'11
2'15
2'19
2'23
2'27
2'31
2'34
2'37
2'40
2'44
2'47
2'49
2'50
2'48
2'46
2'42
2'36
2'29
2'21
2'10
0'10
0'19
0'29
0'39
0'48
0'58
0'68
0'77
0'88
0'96
1'05
1'14
1'23
1'31
1'39
1'78
1'56
1'54
1'71
1'78
1'86
1'92
2'00
2'05
2'10
2'16
2'21
2'25
2'30
2'34
2'37
2'40
2'43
2'45
2'47
2'48
2'49
2'49
2'48
2'45
2'40
2'32
2'21
2'08
1'93
1'75
1'53
1'28
1'01
Tabla 10.- Potencia base de correas dentadas tipo L (C.V./cm).
63
La potencia de cálculo o potencia corregida Pc
se obtiene afectando a la potencia a transmitir (P)
de los correspondientes coeficientes de corrección
según la fórmula:
Pc = P • (C1 + C 2 + C 3 )
Siendo:
C1 = coeficiente de corrección debido
sobrecargas en la transmisión.
C2 = coeficiente de corrección debido a
multiplicación y se obtiene según
número de dientes de contacto de
correa con las poleas.
a
la
el
la
Si Z1 es el número de dientes de la polea
motora y Z2 es el número de dientes de la polea
arrastrada
Si
Z1
≤ 1 ⇒ C2 = 0
Z2
Máquinas para elaboración
goma:
Máquina elaboración madera:
Tornos, sierras de cinta,
cortadoras, sierras circulares,
cepilladoras
Máquinas elaboración pan
Amasadoras, mezcladoras
Máquinas de imprenta
Rotativas, offset, plegadoras
guillotinas, linotipias
prensas de impresión
Máquina textil
Urdidores, bobinadores,
retorcedoras, telares,
hiladoras
Máquinas herramientas
Taladradoras, tornos
roscadoras, entalladoras
fresadoras, cepilladoras,
rectificadoras
Molinos de grano
Z1
> 1 se asigna a C2 el valor ofrecido por
Z2
la tabla 12.
Si
C3 = coeficiente de corrección debido al tiempo
continuado de funcionamiento.
Este coeficiente se obtiene de la tabla 11.
La tabla siguiente ofrece los valores de C1
según el tipo de instalación en la que se apliquen
correas dentadas.
Aplicación
Agitador mezclador:
Para líquidos
Para semilíquidos
Aspiradores y ventiladores:
Centrífugos
Helicoidales, insufladores
para minería
Centrifugadoras
Compresores:
Centrífugos o rotativos
a pistones
Elevadores
1'6 - 1'8
2'0 - 2'4
1'6 - 2'0
Trituradoras:
Cilindros y martillos
2'2 - 2'5
Grupos generadores y
excitadores
Líneas de ejes
(árboles de transmisión)
Máquinas industriales
Agitadores, calandrias
secadores, bobinadores,
batidores, bombas,
trituradoras, refinadores
Máquinas industria
cerámica:
Cortadoras, dosificadoras,
trefilas
Aplicación
Máquinas para lavanderías
Lavadoras, secadoras
1'4 - 1'8
1'5 - 1'9
1'6 - 2'0
1'8 - 2'2
1'7 - 1'9
1'6 - 2'0
1'5 - 1'9
1'4 - 1'8
1'7 - 2'1
1'6 - 2'0
1'6 - 2'0
1'3 - 1'4
1'4 - 1'6
1'4 - 1'8
1'4 - 1'8
1'5
1'6 - 2'0
1'4 - 1'8
1'5 - 1'9
1'7 - 2'1
Bombas:
Centrífugas, rotativas,
de engranajes,
1'5 - 1'9
de pistones
2'0 - 2'4
Tamices:
Rotativos a tambor o
cónicos
1'4 - 1'5
vibratorios
1'5 - 1'7
Transportadores:
Con banda de caucho
(material ligero)
1'3 - 1'7
con banda de caucho
(material pesado)
1'6 - 1'8
elevadores, montacargas
1'7 - 1'9
a rosca
1'7 -2'0
Tabla 11.- Valores de C1 según el tipo de instalación
La tabla siguiente ofrece los valores de C2 y C3.
Coeficiente por multiplicación
Relación transmisión iC2
De 1
a 1'24
De 1'25 a 1'74
+ 0'10
De 1'75 a 2'49
+ 0'20
De 2'50 a 3'50
+ 0'30
Más de 3'50
+ 0'40
Coeficiente por funcionamiento
Tipo de
C3
funcionamiento
8 - 10 horas día
Continuo 10 - 16 " "
+ 0'10
16 - 24 "
"
+ 0'20
Intermitente
- 0'10
estacional
Con poleas tensoras
+ 0'10
Tabla 12.- Coeficientes de corrección C2 y C3
Una vez conocida la potencia corregida Pc y la
potencia base que puede transmitir una
determinada correa Pb se obtiene la anchura de
correa necesaria por el cociente de ambas, o sea:
1'5 - 1'9
1'8 - 2'2
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b=
Pc
cm
Pb
Una vez calculado b se escoge en catálogo el
ancho comercial inmediatamente superior.
Los anchos comerciales de las correas
dentadas son los que se presentan en las
siguientes tablas.
Las poleas para correas planas se construyen
con llanta (superficie de contacto correa-polea)
plana o ligeramente abombada según se presenta
en la figura siguiente. El objeto de esta
conformación es el de estabilizar la correa
evitando con ello que se salga por el lateral.
b
h
Tipo XL
Designación
Pulgadas
mm
25
1/4
6'3
31
5/16
7'9
37
3/8
9'4
Tabla 13.- Anchos normalizados correas tipo XL.
Tipo L
Designación
Pulgadas
mm
50
1/2
12'7
75
3/4
19'1
100
1
25'4
Tabla 14.- Anchos normalizados correas tipo L.
Tipo H
Designación
Pulgadas
mm
75
3/4
19'1
100
1
25'4
150
11/2
38'1
200
2
50'8
300
3
76'2
Tabla 15.- Anchos normalizados correas tipo H.
Designación
Tipo XH
Pulgadas
Figura 8.- Polea para correa plana
La flecha h tiene una dimensión de 1 b a
3
1 b.
2
La fijación de las poleas a los árboles se realiza
mediante chavetas, o mediante el denominado
cubo partido, elemento de gran utilidad cuyo
esquema es el representado en la figura siguiente.
1
1.- Cubo partido.
2.- Placa de fijación.
mm
200
2
50'8
300
3
76'2
2
400
4
101'6
Tabla 16.- Anchos normalizados correas tipo XH.
Figura 9.- Cubo partido
Designación
Tipo XXH
Pulgadas
mm
200
2
300
3
76'2
400
4
101'6
50'8
500
5
127'0
Tabla 17.- Anchos normalizados correas tipo XXH.
POLEAS
Las poleas que se usan para transmisiones con
correas se fabrican con distintos materiales,
siendo los más comunes fundición de hierro, acero
y aleaciones ligeras. A veces se encuentran
poleas de madera (muy antiguas) y de plástico.
El funcionamiento del cubo partido es tan
simple como apretar la placa de fijación contra la
polea mediante tornillos. En la polea se ha
conformado previamente un contracono en el que
ajusta el cubo partido.
Las poleas para correas trapeciales son
acanaladas y cuando son pequeñas se construyen
de una sola pieza, en cambio para grandes
transmisiones es frecuente usar varias poleas
unidas mediante tornillos.
Hoy las dimensiones de las poleas están
normalizadas.
65
Figura 10.- Polea para correa trapecial
Las características dimensionales de estas
poleas están normalizadas y, para los distintos
tipos de correas, ya han sido presentadas.
Figura 11.- Sección de polea dentada con guías laterales.
Es importante destacar que el acabado de los
caras laterales debe ser lo más fino y uniforme
posible para evitar el prematuro desgaste por
abrasión.
Las poleas para correas dentadas parecen
engranajes de gran paso.
Para un funcionamiento continuado y sin
problemas es muy importante que las aristas de
los dientes se redondeen.
La figura siguiente presenta un detalle de una
polea dentada con su correa.
3
2
de
dp
1
1.- Correa dentada.
2.- Polea dentada.
3.- Paso.
dp.- Diámetro primitivo.
de.- Diámetro exterior.
Figura 11.- Polea y correa dentadas.
A veces, y esto es frecuente, cuando la
transmisión soporta movimientos bruscos, se
construyen las poleas con guías laterales como se
presentan en la siguiente figura que evitan que se
salga la correa de su zona de contacto con la
polea.
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