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Título:
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CORREAS DE TRANSMISION DE POTENCIA
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Subtítulo
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CORREAS PLANAS
III
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Fecha de
realización:
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01/07/2019
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Grupo:
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DISEÑO Y SELECCION DE MAQUINAS
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Tema:
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ELEMENTOS DE MAQUINAS
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Código:
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DIS-ELE-COP-02-03
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INDICE
1 CORREAS PLANAS.1.1 VELOCIDAD DE LA CORREA.
1.2 FRICCION EN CORREAS.
1.3 POLEAS PARA CORREAS PLANAS.
1.3.1 ANCHURA DE LAS POLEAS.
1.3.2 DIÁMETRO DE LAS POLEAS.
1.3.3 ABOMBAMIENTO DE POLEA.
1.3.4 POLEAS CON VALONAS.
1.3.5 DISPOSITIVO TENSOR.
2 BIBLIOGRAFIA
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Fecha
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Autor
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Observaciones
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01/07/2019
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Ing. Juan Carlos Miranda Rios
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Documento Base
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Rev.01
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Rev.02
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CORREAS DE TRANSMISION DE POTENCIA
1 CORREAS PLANAS
1.1 VELOCIDAD DE LA CORREA
Partiendo de la ecuación (22), tenemos que la potencia a transmitir esta dada por:
Por otra parte, la ecuación (16), relaciona las tensiones en ambos extremos de la polea:
Reemplazando (16) en (22):
Pero, de acuerdo con la ecuación (13):
Reemplazando (13) en (26) y resolviendo:
Derivando con respecto a la velocidad e igualando a cero para obtener un máximo:
Resolviendo nuevamente con la ecuación (13)
La ecuación (28) nos muestra que cuando la potencia transmitida es máxima, un tercio de la tensión máxima es absorbida por la fuerza centrifuga.
Para determinar la velocidad a la cual se realiza la transmisión de potencia máxima, tomamos nuevamente la ecuación (28), sabiendo que F1 viene dado por:
Reemplazando (20) en (28) y resolviendo:
Aplicando la ecuación (13)
Cuando la velocidad de la correa se incrementa, también lo hace la fuerza centrifuga a la cual se halla sometida, la cual trata de alejar a la correa de la superficie de contacto de la polea. Esto resulta en una disminución en la potencia transmitida por la correa, por lo cual se ha encontrado que para una transmisión efectiva de potencia, la velocidad de la correa debe oscilar entre los 20 m/s a 25 m/s.
Esto no es una regla fija, para sistemas de transmisión de maquinas de baja potencia, el diseño con velocidades de correas mas bajas resulta en costos mas bajos y también en sistemas de transmisión mas compactos. Por otra parte, para sistemas de alta velocidad, alcanzar los 70 m/s no esta fuera de lo normal.
1.2 FRICCION EN CORREAS
El coeficiente de fricción entre la correa y la polea depende principalmente de los siguientes factores:
- Material de la correa.
- Material de la polea.
- Rugosidad de la correa.
- Velocidad de la correa.
De acuerdo con C. G. Barth, el coeficiente de fricción para correas de cuero de roble curtido sobre poleas de acero de fundición, en el punto de deslizamiento, esta dado por la siguiente relación:
Donde v es la velocidad de la correa en metros por minuto.
La siguiente tabla muestra los coeficientes de fricción para varios materiales de correas y poleas
Nota.- Para la selección de un coeficiente de fricción determinado, es necesario prestar atención a la construcción de la correa plana, por ejemplo, las correas hechas de fibras textiles, generalmente vienen protegidas por un baño de caucho, por lo cual la selección será caucho, puesto que es este material el que entra en contacto con la superficie de la polea.
Por otra parte, ante la duda con respecto al valor del coeficiente de fricción de una correa determinada, el fabricante puede proporcionar mayor información sobre el tema, así como también otros datos que se requieran para la selección.
1.3 POLEAS PARA CORREAS PLANAS
Para velocidades periféricas v ≤ 35 m/s, es preferible elegir poleas de hierro fundido. Para v > 35 m/s, utilice poleas de acero o de hierro fundido de mayor resistencia.
Las poleas moldeadas por inyección de material duroplástico son cada vez más habituales por motivos de peso y coste. En general, no se recomienda utilizar poleas duroplásticas para las poleas motrices o accionadas, por la baja conductividad térmica del material sintético que puede resultar en temperaturas inadmisibles de las poleas y la correa.
Las poleas y rodillos de aluminio se deben anodizar. Sin embargo, se ha observado un desgaste prematuro y un ennegrecimiento de las poleas.
1.3.1 ANCHURAS DE LAS POLEAS
La anchura de las poleas debe ser por lo menos de 1,05 a 1,1 veces la anchura de la correa.
1.3.2 DIÁMETRO DE LAS POLEAS
Se debe respetar la relación de transmisión requerida para la aplicación. El diámetro máximo suele estar limitado por el tamaño de la instalación, a menudo por la protección de la correa o las características del motor instalado.
Cuantos mayores sean los diámetros de las poleas, mayor será la velocidad de la correa y, por tanto, mayor será la carga sobre el eje. Básicamente, las poleas pueden tener cualquier dimensión. Sin embargo, siempre que sea posible, se deben utilizar poleas con un diámetro estándar. La selección involucra las siguientes consideraciones:
- El diámetro de la polea debe ser igual o mayor a aquel recomendado por la NEMA (National Electrical Manufacturer´s Asociation), si esta montado en un motor con certificación NEMA.
- Cuando los diámetros son demasiado grandes, pueden producir una excesiva velocidad en la correa con respecto a las recomendaciones de los fabricantes de correas y poleas.
- Si se tiene planificado comprar una polea de un distribuidor con dimensiones estándar de manera de acceder a una entrega inmediata, el proceso de diseño debe estar basado en los tamaños estándar del fabricante.
- Si el diámetro de la polea de menor dimensión en el sistema de transmisión, es demasiado pequeño para el ancho de correa seleccionado, pueden suceder problemas de excesivo deslizamiento y pobre transmisión de carga en la correa. Se recomienda que siga las recomendaciones del fabricante.
La siguiente tabla, proporciona diámetros mínimos recomendados para una determinada velocidad y espesor de la correa:
1.3.3 ABOMBAMIENTO DE POLEA
Para evitar que las correas planas se salgan de la polea, como mínimo una de las poleas debe ser abombada, preferiblemente la polea de mayores dimensiones, o la polea con el mayor arco de contacto. Se recomienda que la forma del perfil sea una curva regular y simétrica. No utilice poleas de forma cónica o cilíndrica-cónica, y evite en todo momento los bordes afilados.
Altura de abombamiento recomendada:
Las alturas de abombamiento superiores a las indicadas en la tabla anterior pueden suponer una pérdida de efecto de guiado, especialmente en el caso de correas lateralmente rígidas. Cuanto más grande sea el arco de contacto, mejor será el efecto de guiado de las poleas abombadas.
Correlación de abombamiento (h) y radio de fabricación (R)
1.3.4 POLEAS CON VALONAS
Se deben evitar las poleas y los rodillos con valonas porque existe el riesgo de dañar la correa si ésta pasa sobre las valonas. En casos excepcionales, por ejemplo cuando largas correas se deben mantener en la posición correcta durante la instalación, se puede recurrir a rodillos de presión con valonas. Sin embargo, la correa no debe tocar las valonas durante el funcionamiento normal.
La anchura de la superficie de rodadura debe ser entre un 20% y un 30% más amplia que la anchura de la correa. La altura de la valona (hr) debe ser aproximadamente igual que el grosor de la correa y se debe rebajar para minimizar el área de contacto con la correa.
1.3.5 DISPOSITIVO TENSOR
Un alargamiento inicial correcto y suficiente es una condición previa para lograr un funcionamiento sin problemas de las correas planas de transmisión. Se debe respetar el alargamiento inicial calculado.
Asimismo, es importante diferenciar entre sistemas de accionamiento con distancia entre ejes variable, sistemas con recorrido de ajuste definido, sistemas con polea tensora y sistemas sin dispositivo tensor.
1.3.5.1 SISTEMAS CON DISTANCIA ENTRE EJES VARIABLE
Es el sistema más habitual para accionamientos de dos poleas. Normalmente, el motor se monta sobre una base ajustable. La correa se tensa al mover la base. Tras el tensado, la base se fija con tornillos.
Se debe disponer una longitud de tensado suficiente en la dirección x, correspondiente a la instalación y a la tolerancia de longitud de la correa, por la influencia de la temperatura y la humedad en la longitud de la correa (a saber, la capa de tracción de poliamida), etc. Además, el eje se debe ajustar en ángulo recto respecto al eje de rodadura de la correa mediante el ajuste del ángulo α.
1.3.5.2 SISTEMA CON RECORRIDO DE AJUSTE DEFINIDO
Gracias a un recorrido de ajuste bien definido (la correa se alarga hasta una posición final fija), se puede evitar un ajuste incorrecto del alargamiento inicial requerido durante la instalación.
Las máquinas con un desplazamiento del recorrido de ajuste definido parecen ser una solución inteligente y fácil de utilizar. Sin embargo, este sistema presenta algunos inconvenientes:
- La longitud efectiva de la correa (longitud de fabricación, leff) se debe determinar con mucha precisión. Pequeñas diferencias en esta longitud pueden provocar desviaciones considerables en la tensión de la correa. Esto sucede especialmente cuando la longitud de la correa es corta o en el caso de correas con un elevado módulo de elasticidad. En este sistema, respetar la longitud exacta de fabricación de la correa es sumamente importante. Las desviaciones en la longitud de la correa no se pueden compensar en un diseño de máquina de este tipo. Y no se puede realizar un nuevo tensado. Si la correa es demasiado larga, se pueden producir problemas como deslizamiento y un desgaste prematuro de la correa.
- No se puede compensar la influencia que los cambios en la temperatura o la humedad tienen en las dimensiones de la correa (correas de poliamida), y pueden suponer un aumento o una reducción de la carga sobre el eje.
- El tensado se puede realizar mediante un huso manual, un proceso bastante lento que permite relajar la correa. Otros métodos, como una palanca acodada o un cilindro hidráulico o neumático, tensan la correa muy rápido, lo que genera un gran esfuerzo en la correa y una gran carga sobre el eje antes de que la correa se relaje, y lo que a su vez supone una carga excesiva sobre el eje y los rodamientos.
- El tipo de dispositivo tensor a menudo se diseña para un tipo de correa concreto. El posterior cambio a otro tipo de correa puede generar problemas.
1.3.5.3 SISTEMAS CON POLEA TENSORA
En este sistema, la distancia entre centros existente entre la polea motriz y la polea accionada es fija. Una polea tensora, preferiblemente colocada en el ramal arrastrado (se requiere una menor fuerza de tensado), empuja la correa y, por tanto, proporciona el alargamiento inicial requerido.
La fuerza de empuje necesaria se puede conseguir mediante un cilindro hidráulico o neumático, una carga por resorte o un sistema de gravedad.
1.3.5.4 SISTEMAS SIN DISPOSITIVO TENSOR
En ocasiones, los diseños de accionamientos antiguos no disponen de ningún dispositivo tensor. En este caso, se debe forzar la entrada de la correa en las poleas a mano.
En sistemas sin dispositivo tensor, el alargamiento inicial requerido se determina al reducir la longitud de correa acortada (ls), esto es, la longitud de fabricación. Es importante prestar atención al instalar la correa. Se deben evitar las fuerzas laterales excesivas y cualquier torsión de la correa, etc.
2 BIBLIOGRAFIA
- https://es.m.wikipedia.org/wiki/Correa_de_transmisi%C3%B3n
- Transmisión por correas – Tema 11 – OpenCourseWare
- https://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn121.html
- https://www.mecapedia.uji.es/correa_plana.htm
- Belt Selection and Application for Engineers – Wallace D. Erickson
- https://www.slideshare.net – Clasificación de las Correas – Universidad Carlos III de Madrid.
- Extremultos – Correas Planas de Alto Rendimiento – SIEGLING Belting
- Stándard Handbook for Mechanical Engineers – Marks – 10ma Edición
- Diseño en Ingeniería Mecánica de Shigley – Richard G. Budynas y J. Keith Nisbett
- Esband Truly endless Woven Flat Belts – Schlatterer Esband
- Correas de Transmisión – Guía de Ingeniería – HABASIT
- Design of Machine Elements – V.B. Bhandari – 3 Ed.
- Textbook of Machine Design – R.S. Khurmi, J.K. Gupta, S. Chand
- Componentes de Transmisión por Correa - INA
- Tema 5 – Correas – www.studylib.es
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