CORREAS SINCRONICAS I

Título:	CORREAS DE TRANSMISION DE POTENCIA
Subtítulo	CORREAS SINCRONICAS I
Fecha de realización:	01/02/2020
Grupo:	DISEÑO Y SELECCION DE MAQUINAS
Tema:	ELEMENTOS DE MAQUINAS
Código:	DIS-ELE-COP-05-01

INDICE
1 CORREAS DENTADAS O SINCRONICAS.
1.1 GENERALIDADES. 
1.2 CONSTRUCCION.
1.2.1 DORSO.
1.2.2 CUERDAS DE TRACCIÓN O TENSORES. 
1.2.3 DIENTES. 
1.2.4 TEJIDO O RECUBRIMIENTO.
1.3 IDENTIFICACION DE LAS CORREAS. 
1.4 VALONAS. 
1.5 ANCHO DE LA CORREA.
2 BIBLIOGRAFIA

	Fecha	Autor	Observaciones
	01/02/2020	Ing. Juan Carlos Miranda Rios	Documento Base
Rev.01
Rev.02

CORREAS DE TRANSMISION DE POTENCIA 

1 CORREAS DENTADAS O SINCRONICAS 

1.1 GENERALIDADES 

La transmisión por correa dentada se clasifica como una transmisión por engrane con enlace flexible. El principio de funcionamiento de estas transmisiones está basado en el engrane preciso entre los dientes de la correa con las ranuras de las poleas dentadas, caracterizando por la ausencia de un contacto metálico y por no estar presente el inconveniente efecto cordal detectable en las transmisiones por cadenas de rodillos con su nefasta influencia en la irregularidad del movimiento. En esta transmisión tampoco existe el deslizamiento típico en las correas de fricción ni surgen cargas adicionales por tensión de montaje ni requerimientos de lubricación, lo que reduce significativamente los costos de mantenimiento. 

Constituyen un sistema moderno de transmisión de potencia que reúne en la práctica la totalidad de las ventajas de las correas planas y trapeciales y elimina sus inconvenientes. Entre los nombres con los que se comercializan se les llama también correas de sincronización (en ingles TIMING) que es bastante definitorio de una de sus más importantes cualidades. 

Entre sus características principales podemos mencionar: 

• Se estiran muy poco bajo carga y en servicio, por consiguiente, la tensión inicial puede ser baja. 
• Como la transmisión se realiza por medio de dientes, pueden ser sincronizados los movimientos de diferentes ejes. 
• Gran capacidad de transmisión en espacios reducidos. 
• Funcionamiento silencioso a baja velocidad. 
• No requieren lubricación. 
• Para la potencia especificada, se requieren al menos 6 dientes de contacto. 
• Transmiten cargas de choque. 
• El rendimiento que se consigue es elevado, alrededor del 98% 
• Suelen ser más caras que las correas convencionales. 
• No admiten relaciones de transmisión altas, debido a que poseen menos flexibilidad que una correa plana. Como mucho se recomienda relaciones 1:10. 
• Debido a su diseño y forma, presentan algunas dificultades para ajustar las dimensiones de las poleas, la distancia entre centros y la longitud de la correa de modo que se acomoden en lo posible a elementos de fabricación normal. 

La ingeniería en transmisiones por correas y poleas ha promovido por décadas, el desarrollo continúo de estos accionamientos por muchas vías. En particular, el incremento de la capacidad de trabajo de las correas dentadas ha mejorado significativamente debido a la introducción de materiales de calidad superior y el perfeccionamiento de los perfiles de los flancos de los dientes en los órganos de tracción. 

1.2 CONSTRUCCION 

El componente de caucho es el elemento principal de la correa, que forma los dientes o ranuras. La mayor parte de las correas tienen una capa de goma reforzada con fibras que proporcionan una mayor rigidez y resistencia al desgaste. La capa superior evita que la parte posterior de la correa se agriete o se deshilache. 

1.2.1 DORSO

El dorso se compone generalmente de un material igual a aquel con que fue construido los dientes. Su función principal es proteger las cuerdas de tracción contra la influencia de agentes externos y el medio ambiente, además permiten un apoyo eficiente cuando la correa trabaja junto a un rodillo dorsal, ofreciendo una alta resistencia al desgaste. 

1.2.2 CUERDAS DE TRACCION O TENSORES 

Las cuerdas de tracción o tensores son los elementos que efectivamente transmiten la potencia entre las poleas. Están hechas de fibras sintéticas normalmente poliéster, fibra de vidrio e incluso acero. El material de los tensores depende de la potencia que debe transmitir y se caracterizan por su gran fuerza y rigidez, así como una excelente estabilidad dimensional, que es necesario para mantener la tensión constante de la correa. 

Una formulación especial de goma adhesiva reviste los tensores con el fin de protegerla brindándoles mayor resistencia contra golpes. La siguiente tabla proporciona las propiedades de cada tipo de cuerdas de tensión, una respecto a otra, bajo diferentes parámetros: 

1.2.3 DIENTES

El cuerpo de los dientes para este tipo de correas generalmente esta compuesto de un caucho de altas prestaciones, reforzado con fibras sintéticas orientadas del tal modo que le proporcionan una gran rigidez en sentido transversal. La selección del perfil de diente adecuado puede resultar en una tarea agotadora debido a la gran cantidad de perfiles de dientes disponibles en el mercado como también el incontable numero de patentes de modificaciones de perfiles de diente disponibles. Sin embargo hay algunos principios que nos pueden orientar al momento de realizar una elección. 

En forma general, la forma de los perfiles de dientes pueden ser caracterizados en tres perfiles típicos para las correas dentadas: el perfil de flanco recto o trapezoidal, el perfil curvilíneo (HTD) y el perfil curvilíneo modificado (GT), además otros diseños de perfil curvilíneo modificado que están solo reservado para aplicaciones de precisión y su disponibilidad es limitada (ver figura 3). 

El perfil de diente trapezoidal se halla estandarizado bajo la norma ISO 5294:2012, mientras que los perfiles curvilíneos son fabricados hechos a medida o según las especificaciones del fabricante. Debido a esto, los perfiles estandarizados trapezoidales son en general la de más amplio uso, en contraste, los perfiles de dientes curvilíneos especializados son relativamente de reciente innovación y no poseen ninguna de las características de transición de los perfiles de diente trapezoidales. 

Aunque tanto los perfiles de diente trapezoidales como los curvilíneos son capaces de transmitir elevados torques, existen algunas diferencias que deben ser señaladas, mismas que permitirán al ingeniero entender mejor como el perfil de diente puede afectar la capacidad efectiva de transmisión de carga de un sistema, como también el efecto de juego o espacio libre entre dientes de la correa y la polea (backlash) en el movimiento armónico del sistema. 

El primer principio que debemos entender es aquel referente al backlash o juego entre dientes, que generalmente se define como el espacio libre entre dos elementos emparejados, para nuestro caso, entre el diente de la polea y el diente de la correa. En primera instancia, un pequeño grado de juego es introducido dentro del sistema de manera de asegurar que existe suficiente espacio para que el diente de la correa entre y salga de la ranura de la polea sin flexionarse y no exista un desgaste prematuro de los dientes. Demasiado juego entre los dientes puede resultar en generación de ruido excesivo e incrementar las tasas de desgaste, e incluso puede generar deslizamiento a elevados torques, es decir que el diente se salga de su ranura. 

Los perfiles de diente trapezoidal intrínsecamente poseen poco juego, lo que reduce el riesgo de deslizamiento o salto del diente, esto a bajos o moderados torques. Desafortunadamente, la geometría del perfil de diente trapezoidal posee puntos de concentración de esfuerzos en la interface entre el diente de la correa y la ranura de la polea, lo cual incrementa las tasas de desgaste al aplicar elevados torques y elevadas velocidades. 

Por otro lado, los perfiles de diente curvilíneo son construidos de manera de reducir el juego entre dientes en comparación que los perfiles trapezoidales, haciéndolos mas silenciosos y de operación mas suave. Esto de especialmente importante en aplicaciones de altas velocidades y altas frecuencias como por ejemplo en correas utilizadas en extractores de aire. Finalmente, otra ventaja de los perfiles curvilíneos es que reducen las tensiones de instalación de las correas lo cual reduce significativamente la carga sobre los rodamientos y ejes de las poleas. 

En conclusión, un perfil de correa trapezoidal estándar es mas adecuado para transmitir bajos torques en aplicaciones donde la cantidad de juego entre dientes (backslash) no cause ruido o desgaste significativo, como por ejemplo una correa transportadora de baja velocidad. Sin embargo, para aplicaciones a alta velocidad donde altos torques sean requeridos o sea necesario controlar el backslash, un perfil de diente curvilíneo es lo recomendado. Incluso, si más control sobre el backslash es necesario, perfiles de dientes curvilíneos especializados han sido desarrollados, ejemplo es esto tenemos a motores de altas revoluciones para elevación de cargas. 

En la Figura 4 se brindan algunas características geométricas de las correas dentadas de perfil de flancos rectos según ANSI/RMP IP-24,1983. 

Dientes trapezoidales 

Las correas con dientes trapezoidales son probablemente las de más amplio uso en aplicaciones con correas dentadas, especialmente para posicionamiento lineal y sistemas de transporte de carga. Poseen una buena capacidad de transmisión de potencia y una reducida interferencia entre el diente de la correa y su correspondiente asiento en la polea. Pero debido a la forma del diente se generan altas concentración de esfuerzos en el punto de interface entre la correa y la polea, lo que puede originar alto grado de desgaste, especialmente cuando se transmites elevados torques o gira a altas velocidades. 

Perfil de diente curvilíneo 

El perfil de diente curvilíneo o HTD tiene una forma redondeada y fue desarrollado para aliviar la concentración de esfuerzos encontrados en las correas de dientes trapezoidales, como también mejorar la capacidad de transmisión de torque y velocidad. 

Los perfiles curvilíneos tienen la característica de poseer una profundidad de diente mayor que los trapezoidales y la separación es mas corta. Como la transición es mas suave, la operación de la transmisión es mas silenciosa. 

Comercialmente, se puede encontrar los siguientes tipos: 

• HTD-3M – 3 mm de paso entre dientes 
• HTD-5M – 5 mm de paso entre dientes 
• HTD-8M – 8 mm de paso entre dientes 
• HTD-14M – 14 mm de paso entre dientes 
• HTD-20M – 20 mm de paso entre dientes 

Nota.- El perfil de diente curvilíneo fue desarrollado por Gates y las correas con este perfil fueron designados como transmisiones de alto torque (HTD – High Torque Drives). Aunque varios fabricantes usan diferentes nombres, la designación HTD es en general la de más amplio uso para correas de perfil curvilíneo. 

Perfil de diente curvilíneo modificado. 

Avances tecnológicos en el desarrollo de los perfiles de dientes curvilíneos resultaron en una mejora en su diseño. Lo cual dio como resultado que el perfil tenga una profundidad de diente mas corto y un mayor ángulo de flanco (flank angle) que la versión original curvilínea, dotando a este nuevo perfil la mayor capacidad de transmisión de torque y mejor transmisión de fuerza. 

También permite que entre los dientes de la correa compartan la carga cuando el diente se encuentre engranado con la polea. Esto significa que la correa con el diente curvilíneo modificado, es la mejor opción cuando nos enfrentamos a cargas extremas o elevados torques a altas velocidades. 

La tabla siguiente muestra, las características de los diferentes perfiles de diente:

 

Es importante mencionar, que las correas con perfiles de dientes trapezoidales, curvilíneos y curvilíneos modificados, están disponibles tanto en medidas inglesas como métricas. Sin embargo, las correas curvilíneas y curvilíneas modificadas solo están disponibles en unidades métricas. 

En forma general, los perfiles de dientes para correas sincrónicas están basados en estos tres tipos de sección de diente. Pero correas con el mismo perfil de diente y el mismo paso pueden resultar en no ser intercambiables, esto debido a la variación en las dimensiones del diente entre los diferentes diseños de los fabricantes, y en algunos casos, incluso en las variaciones existentes en una línea de producción con respecto a otra dentro de una misma fabrica. 

1.2.4 TEJIDO O RECUBRIMIENTO

Es una envoltura textil que recubre a la correa y proporciona protección contra agentes nocivos exteriores. El recubrimiento tiene buenas propiedades de conductividad para eliminar electricidad estática que se vaya acumulando, así como de comportarse adecuadamente para un amplio rango de temperaturas de trabajo. También ofrece una buena resistencia a los aceites y grasas, como también una excelente resistencia al desgaste y un bajo coeficiente de rozamiento. 

1.3 IDENTIFICACION DE LAS CORREAS 

Las correas síncronas se identifican por: 

1. Paso: la distancia (mm) entre dos centros de dientes adyacentes, medida sobre la línea de paso. 
2. Longitud de paso: longitud (mm) de la correa, medida sobre la línea de paso. 
3. Anchura: la anchura superior (mm). 
4. Perfil del diente. 

Las correas síncronas funcionan sobre poleas dentadas que se especifican como se indica a continuación: 

1. Paso: la distancia (mm) entre los centros de los surcos, medida sobre el círculo de paso de la polea; el círculo de paso coincide con la línea de paso de la correa correspondiente. 
2. Número de dientes de la polea. 
3. Anchura: anchura total. 

NOTA: - El diámetro de paso de las poleas es siempre mayor que su diámetro exterior. También tenga en cuenta que los dientes de la correa y los dientes de la polea deben ser siempre de perfil compatible. Nunca mezcle perfiles de distinto tipo o fabricante, salvo que existan compatibilidades y lo recomiende el fabricante. 

Para correas de dientes trapezoidales, los diámetros de polea, según el número de surcos se presentan en la siguiente tabla: 

1.4 VALONAS

Las poleas dentadas pueden estar dotadas de valonas, en uno o en ambos lados, para guiar las correas dentadas. En caso de distancias entre ejes mayor a 8 veces el diámetro de paso de la polea dentada menor, las poleas dentadas están equipadas con valonas a ambos lados. 

1.5 ANCHO DE LA CORREA 

La siguiente tabla proporciona información acerca de los anchos mínimos de correa estandarizados, según la norma ANSI/RMP IP-24,1983. Consulte los datos del fabricante para la disponibilidad de otros anchos de correa. 

2 BIBLIOGRAFIA

• Diseño Mecánico – Transmisión por Correas (1ra Parte) – Higinio Rubio Alonso – Universidad Carlos III de Madrid. 
• Megalinear – PU Open-End Timing Belts – MEGADYNE 
• Catalogo Industrial TEXROPE – ABINA S.L. 
• Correas Dentadas – Optibelt – Productos & Aplicaciones. 
• Máster de Transmisión de Potencia Industrial - Gates – 2015 
• Manual Técnico - Correas Planas Dentadas de Cloropreno - OPTIBELT Omega. 
• www.blog.misumiusa.com/which-pulley-tooth-profile/
• Gates Facts – Technical Information Library – GATES 
• Drive Design Manual – PowerGrip GT3 Belt Drives - GATES 
• Selecting Synchronous Belts for Price Positioning – A. W. Wallin – Gates 
• Blog.misumiusa.com 

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