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Apunte-de-correas-2017

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MECANISMOS Y SISTEMAS DE 
AERONAVES 
 
MECANISMOS Y ELEMENTOS DE 
MÁQUINAS 
 
 
 
 
 
CÁLCULO DE CORREAS 
 
2016 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cálculo de Correas 
 
 2 
Índice 
1. Introducción: ................................................................................................................... 3 
 
2. Velocidad: ....................................................................................................................... 5 
 
3. Longitud de la correa: ........................................................................................................ 6 
 
4. Transmisión de esfuerzos. Fórmulas de Prony ................................................................ 7 
 
4.1. Potencia máxima y velocidad óptima: ...................................................................... 10 
 
4.2. Variaciones de las tensiones de una correa: .............................................................. 12 
 
4.3. Escurrimiento elástico: .............................................................................................. 13 
 
5. Correas trapezoidales: ................................................................................................... 13 
 
6. Método de cálculo para transmisiones industriales: ...................................................... 15 
 
6.1. Cálculo de la potencia de diseño: .............................................................................. 15 
 
6.2. Identificar la correa y las poleas a utilizar ................................................................. 17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cálculo de Correas 
 
 3 
1. Introducción: 
 
Los mecanismos de poleas y correas son aquellos encargados de transmitir la rotación (con 
una cierta potencia) entre dos árboles que pueden estar alineados o no. Dicha transmisión se 
realiza por medio de la fuerza de rozamiento generada entre la polea y la correa, excepto en 
las correas dentadas en que la transmisión se asegura por empuje. 
El mecanismo básico esta constituido, como se observa en la siguiente figura, por dos poleas 
(2 y 4) que se encuentran unidas por medio de la correa (3) 
 
 
Figura 1 
 
De acuerdo a la potencia que se desea transmitir y la disposición de los ejes existen distintos 
tipos de correas y diversas formas de colocación de las mismas. A continuación se muestran 
algunos tipos existentes: 
 
 
 Según la forma de la polea y la correa: 
- Poleas y correas planas (figura 2) 
- Poleas y correas trapezoidales (figura 3) 
- Poleas y correas dentadas (figura 4) 
 Según la posición de los ejes: 
- Ejes paralelos: Transmisión abierta (figura 2) 
 Transmisión cruzada (figura 5) 
- Ejes no paralelos: Transmisión semi-cruzada (figura 6) 
 Con poleas de guía (figura 7) 
 
Cálculo de Correas 
 
 4 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 2 Figura3 
 
 
 
 
 
Figura 4 
 
Figura 5 
Figura 6 
Figura 7 
Cálculo de Correas 
 
 5 
- El caso de la figura 2, por correa abierta, se emplea si la disposición de los árboles es 
paralela y si el giro de éstos es en un mismo sentido. Si existe una gran distancia entre los ejes 
es conveniente que la rama inferior de la correa sea la conductora. 
- El tipo de transmisión mostrada en la figura 5 se utiliza si la disposición de los árboles es 
paralela y el sentido de giro de éstos es contrario. En el sitio donde las correas se cruzan las 
superficies frotan una contra la otra y se desgastan. Para evitar el desgaste se elige una mayor 
distancia entre los ejes y se trata de que la velocidad no sea demasiado grande (v 15 m/s). 
- El caso de la transmisión semi-cruzada se utiliza si los árboles se intersecan, generalmente a 
90º, y sólo en un sentido de rotación. 
Para que la correa no salga de su canal la polea debe ser bastante ancha y su disposición y 
sujeción debe hacerse luego de ensayar la transmisión. 
 
2. Velocidad: 
 
La velocidad radial entre dos ejes conectados por una correa montada sobre dos poleas 
depende, en una primera aproximación, del radio de dichas poleas. Si los ejes son paralelos 
podemos colocar la correa de dos maneras (abierta o cruzada), si la colocamos abierta el 
sentido de rotación de los ejes es el mismo y si la colocamos cruzada ambos ejes giran en 
sentido contrario. 
Designando con el subíndice 1 a la polea motora, con el subíndice 2 a la polea conducida y 
asumiendo que no existe deslizamiento entre las poleas y la correa podemos escribir: 
 
Velocidad de la correa = 2211 rwrw  
 
Por lo tanto: 
2
1
1
2
1
2
r
r
n
n
w
w
 
 
Siendo : velocidad angular de la polea. 
 r: radio de la polea. 
 n: rpm de la polea. 
 
Si tenemos en cuenta el espesor de la correa, cuando la correa pasa sobre la polea la superficie 
interior se comprime y la exterior se tracciona, existiendo una línea neutra que mantiene su 
longitud inalterada. Si la correa tiene un espesor t, el radio efectivo de la polea se incrementa 
en t/2, por lo tanto nos quedaría: 
2
2
2
1
1
2
1
2
tr
tr
n
n
w
w


 
 
 
 
Cálculo de Correas 
 
 6 
3. Longitud de la correa: 
 
Consideraremos los casos de correa abierta y correa cruzada. El cálculo de la longitud debe 
hacerse en ambos casos para una dada tensión, debido a que esta provoca deformación. 
Comenzamos por la correa cruzada, teniendo las poleas un cierto radio dato, un ángulo de 
subtendido 2 por la porción de cruce de la correa y una distancia d entre los ejes. 
 
 
 
Figura 8 
 
  arcoEFDEarcoCDL  2 
 
     
22
2 21 rAJrL 
 
       cos
2
2 21  drrL 
 
El ángulo  se halla al trazar AJ paralela a DE y prolongando BE hasta J; luego: 
 
 
d
rr
AB
BJ
sen 12

 
 
Al estudiar la correa abierta, llamaremos al ángulo de subtendido 2. AJ se traza paralela DH, 
por lo tanto: 
 
BJ = BH - HJ = r2 - r1 
 
 G 
Cálculo de Correas 
 
 7 
 
Figura 9 
 
 
Utilizando la misma notación que en el caso anterior: 
 
 arcoHFDHarcoCDL  2 
 
     
22
2 21 rAJrL 
 
       cos
2
2 1221  drrrrL 
 
En este caso tenemos que: 
 
d
rr
d
BJ
sen 12

 
 
4. Transmisión de esfuerzos. Fórmulas de Prony 
 
En la figura 10 hemos dibujado una correa abrazando en forma parcial, un ángulo , a una 
polea. Consideremos un elemento de longitud dL, que envuelve un ángulo d de la polea de 
radio r. La polea gira con una velocidad tangencial v y en sentido antihorario como se muestra 
en la figura. Esto nos origina las fuerzas F1 y F2 de los ramales tenso y flojo respectivamente, 
siendo F1  F2. 
Cálculo de Correas 
 
 8 
 
Figura 10 
 
Además llamaremos: : peso específico de la correa. 
 b: ancho de la correa. 
 t: espesor de la correa. 
 : coeficiente de roce entre la polea y la correa. 
g: aceleración de la gravedad. 
dN: fuerza radial de adherencia. 
v: velocidad periférica. 
dC: fuerza centrífuga actuante sobre dL. 
 
Si planteamos las condiciones de equilibrio sobre los ejes normal y tangencial 
respectivamente, podemos escribir: 
 
  0
22








  dsendFFdsenFdNdC (1) 
 
  0
2
cos
2
cos 







 dNdFddFF  (2) 
 
De la última ecuación obtenemos: 
 








2
cos ddF
dN (3) 
 
Si d  0 Cos(d/2)  1 
Cálculo de Correas 
 
 9 
 

dF
dN  
 
Integrando entre F1 y F2 
 

21 FFN

 
Por otra parte podemos considerar al diferencial de masa como: 
 
g
d
rtbdm

  
 
y siendo la aceleración centrífuga: 
 
r
v
a
2
 
 
la fuerza centrífuga actuante sobre el elemento resulta: 
 
gd
vtbdC

  2 
llamando: 
 
g
v
tbFc
2
  (4) 
 
resulta: 
 
dFdC c  (5) 
 
Reemplazando la (3) y (5) en la (1) y multiplicando por , tenemos: 
 
0
22
2
2
cos 











  dsendFdsenFddFdFc 
 
Si hacemos tender d a cero, tenemos: 
 
0
2
  dFdFdFddFdFdFdF cc 
Cálculo de Correas 
 
 10 
 
Reagrupando: 
 d
FF
dF
c


 
Integrando entre F1 y F2; y entre 0 y θ: 
 
 
1
2 0
.
F
F c
d
FF
dF

 
 












e
FF
FF
FF
FF
FFFF
FF
c
c
c
c
cc
F
Fc
2
1
2
1
21
ln
)ln()ln(
)ln( 1
2
 
En los casos de baja velocidad, podemos despreciar la fuerza centrífuga frente a las fuerzas F, 
quedando por último: 
 
 e
F
F
2
1
 
Para cualquier punto P situado a  grados del punto 1, podemos hallar la siguiente relación: 
 
 .1 e
F
F
p
 
4.1. Potencia máxima y velocidad óptima: 
 
Estudiaremos la potencia, que como es sabido, ésta es el producto entre la fuerza y la 
velocidad: 
 
  vFFPot  21 
 
De la fórmula de Prony, podemos obtener la diferencia de esfuerzos, llegando a la siguiente 
Cálculo de Correas 
 
 11 
c
c
c
c
c
c
F
e
FF
FFF
F
e
FF
F
e
FF
FF















1
121
1
2
2
1
 
 
expresión: 
 



 

e
eFFFeF
FF cc1121 
 
   



 

e
eFF
FF c
11
21 
 
Reemplazando llegamos a: 
 
   



 

e
veFF
Pot c
11
 
Luego: 
 
tbF t  1 t = tensión de tracción 
 
Recordando la forma de Fc y operando: 
 
 



 




 

e
e
g
vvtb
Pot
t 1
2
 
 
Se observa aquí que la potencia transmitida es nula cuando: 
 
g
v
t
2


 
 
Lo que significa, que el efecto centrífugo equilibra a la tensión, cuando la velocidad vale: 
 

 tgv

 
Cálculo de Correas 
 
 12 
Que es el límite máximo al que se puede trabajar. 
 
La velocidad óptima de trabajo será aquella para la cual la potencia transmitida es máxima. 
Para hallar dicha velocidad derivamos la potencia con respecto a la velocidad e igualamos a 
cero: 
 
0
31 2





 





g
v
e
tbe
dv
dPot
t




 
 
La derivada será nula cuando el término entre corchetes sea nulo, o sea cuando: 
 





3
tgv 
 
Comparando las últimas fórmulas observamos que la velocidad óptima es 
3
1
 de la 
velocidad máxima. Se puede ver que Fc puede despreciarse para velocidades pequeñas. 
 
4.2. Variaciones de las tensiones de una correa: 
 
Si tomamos un punto cualquiera sobre la fibra neutra (que no tiene deformaciones con la 
flexión), el mismo sufrirá en el tiempo, la influencia de las sucesivas solicitaciones de 
tracción t, mostradas en la figura 11: 
 
tb
F

 1max 
tb
F

 2min 
 
Figura 11 
Cálculo de Correas 
 
 13 
4.3. Escurrimiento elástico: 
Si, como ocurre en el uso normal de los órganos flexibles, no hay escurrimiento global del 
mismo, veremos que existe siempre, por lo menos para un segmento del arco de contacto, 
como consecuencia de la elasticidad del flexible, un escurrimiento local variable de punto a 
punto. 
En efecto, si la tensión crece a lo largo del arco de contacto en el sentido asumido como 
positivo, el alargamiento crece. Por otra parte para cada sección del flexible, el caudal de 
masa debe ser el mismo cualquiera sea la sección considerada debido a la continuidad del 
mismo. 
Si llamamos v a la velocidad del flexible en una sección genérica, la longitud del mismo que 
pasa por esa sección en el intervalo de tiempo dt es: 
 
dtvdl  
 
Indiquemos con dlo la longitud que tendría ese mismo flexible si no estuviera sometido a 
ninguna tensión, entonces: 
 
  






E
dldldl

 11 00 
 
La constancia del caudal de masa (condición de continuidad), implica que dl del elemento 
indeformado tiene el mismo valor para cualquier sección, luego: 
 
cte
dt
dl
v  00 
 
A lo largo de todo el arco de contacto. Entonces podemos escribir: 
 







E
v
dt
dlv

10 
 
De donde resulta que la velocidad del flexible varía de punto a punto y crece en el sentido de 
las tensiones crecientes. 
La velocidad periférica de la polea en contacto con el flexible es constante, y resulta como 
consecuencia, la presencia necesaria de un escurrimiento del órgano flexible. El escurrimiento 
recibe el nombre de escurrimiento elástico ya que la causa que lo origina es la deformabilidad 
elástica del flexible. 
 
5. Correas trapezoidales: 
 
Cuando es necesario aumentar el coeficiente de roce fuera de los límites alcanzados por las 
correas planas, se recurre con frecuencia al uso de correas trapezoidales. Supongamos un 
corte como el de la figura 12 donde podemos apreciar que en una correa plana la fuerza 
tangencial no puede superar: 
Cálculo de Correas 
 
 14 
NFF  21 
 
 
Figura 12 
 
En cambio, en el caso de una correa trapezoidal, como la de al figura 14 la fuerza puede llegar 
a valer: 
nNFF  221 
 
Siendo: 
 
   

sen
NFFsenNN n
 212 
 
Si comparamos las fórmulas anteriores vemos que en el caso de las correas trapezoidales el 
coeficiente de roce puede tomarse como: 
 

sen
 
 
Con esta corrección la relación entre los esfuerzos dada por Prony toma la siguiente forma: 
 
  sene
F
F 
2
1
 
 
Es por ello que con estas correas se logran relaciones de transmisión más elevadas y con 
distancias de transmisión más pequeñas. 
Además este tipo de correas puede funcionar con pequeñas desalineaciones, aunque esto no es 
muy aconsejable. 
 
Cálculo de Correas 
 
 15 
6. Método de cálculo para transmisiones industriales: 
Los pasos siguientes, obtenidos del catálogo de correas Roflex, lo guiarán en la selección de 
una transmisión utilizando correas de sección trapezoidal y poleas acanaladas para conectar 
dos ejes. Al comienzo se requieren los siguientes datos: 
 
 Potencia requerida en la máquina conducida [HP] 
 Tipo de máquina motora y máquina conducida 
 Velocidad de la máquina motora [rpm] 
 Velocidad de la máquina conducida [rpm] 
 Distancia tentativa entre ejes 
 
6.1. Cálculo de la potencia de diseño: 
 
Debido a que las máquinas conducidas tienen formas particulares de funcionamiento, se 
deben prevenir fallas debidas a los golpes, vibraciones o tirones. De forma similar, las 
máquinas motoras tienen formas particulares de funcionamiento, algunas son más suaves que 
otras, o tienen un impulso inicial o un giro a tirones. Estas situaciones se consideran a través 
de un factor de servicio C1 que aumenta la potencia a transmitir para obtener la potencia de 
diseño que considera las características de la máquina y el motor utilizado. 
En la tabla siguiente, escoja el motor utilizado y la máquina que más se asemeja a su diseño. 
Se obtiene así el factor C1, el cual se multiplica por la potencia a transmitir, para obtener la 
potencia de diseño. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cálculo de Correas 
 
 16 
Tabla 1. Factores de corrección por tipo de máquina C1 
Factor de servicio (C1) 
Motores eléctricos de torque 
normal: 
 De corriente alterna 
monofásicos 
 Asincrónicas 
 Jaula de ardilla de par 
normal 
 De corriente contínua 
bobinaje shunt 
Motores a gas 
Motores de combustión interna 
policilíndricas 
Motores eléctricos de alto torque: 
 De corriente alterna con 
par de gran potencia 
 De rotor bobinado y anillos 
rozantes 
 De corriente contínua 
bobinaje compound 
Motores monocilíndricos 
Ejes de transmisión 
Tomas de fuerza con embrague 
Agitadores de líquidos 
Ventiladores pequeños y 
medianos 
Bombas centrífugas. 
1,0 a 1,2 1,1 a 1,3 
Punzonadoras 
Mezcladoras pequeñas y 
medianas 
Generadores 
Compresores de tornilloCizallas 
Prensas 
Máquinas de imprenta 
Cribas vibratorias 
1,1 a 1,3 1,2 a 1,4 
Elevadores 
Compresores de pistones 
Maquinaria de lavanderías 
Bombas de pistones 
Ventiladores grandes 
Maquinaria textil 
Máquinas herramientas 
1,2 a 1,4 1,4 a 1,6 
Malacates y huinches 
Molinos 
Chancadoras de 
mandíbulas 
Transportadora de correa 
sin fin 
1,3 a 1,5 1,5 a 1,8 
 
Con la potencia de diseño y la velocidad del eje más rápido se consulta la figura 13 en el cual 
se aprecian las 5 secciones más típicas de correas. Como aclaración, en ésta figura las áreas 
correspondientes a cada perfil no se superponen. 
Con los datos ya indicados se observa en que zona se encuentra. Esto determina la sección de 
correa que se recomienda usar. 
 
Cálculo de Correas 
 
 17 
 
Figura 13 
 
Luego obtenemos la relación de transmisión entre ejes "i". Se define como relación de 
transmisión a la razón entre las velocidades del eje rápido dividido por el eje lento. 
 
 i = n1/ n2 n1=RPM de la polea rápida 
 n2= RPM de la polea lenta 
 
La velocidad tangencial en la periferia de las dos poleas debe ser igual para evitar el 
deslizamiento de la correa sobre una de ellas: 
2
1
2
1
1
2
2211
d
d
r
r
n
n
rnrn  
Siendo 
d2: diámetro primitivo de la polea lenta. 
d1: diámetro primitivo de la polea rápida 
 
Obtengo entonces: 
 
i = n1 / n2 = d2 / d1 
6.2. Identificar la correa y las poleas a utilizar 
 
Conociendo la relación de transmisión "i" se procede a calcular los diámetros primitivos Dp y 
dp. Se recomienda usar como mínimo los siguientes valores: 
 
 
Cálculo de Correas 
 
 18 
Tabla 2 Diámetro primitivo mínimo para cada perfil de correa 
Sección A B C D E 
 Diámetro primitivo 
mínimo [mm] 
63 100 160 280 400 
 
Se procede dándose un valor para d1 y se calcula d2 de la forma siguiente: 
 
12 did  
 
Con estos valores se puede calcular el largo L aproximado de la correa que se necesita: 
 
       cos
2
2 1221  drrrrL 
 
L: longitud de la correa 
d: distancia tentativa entre ejes 
 
Como valores orientativos, d no debe ser mayor a tres veces la suma de los diámetros de 
ambas poleas, para evitar la vibración excesiva del lado flojo, y debe ser mayor al diámetro de 
la polea mayor (d2). 
 
Conociendo este valor y la sección utilizada, se consulta la tabla siguiente, que entrega la 
identificación de la correa adecuada. 
 
Esta identificación es una letra y un número, la letra indica el tamaño de la sección transversal 
de la correa (A, B, C, D, E) y el número representa el largo de la correa cuyo largo se 
aproxima lo más posible al largo L calculado. Como es muy probable que la correa 
seleccionada tenga un largo diferente de L se debe ajustar la distancia entre centros d acercado 
o alejando los ejes, con el objetivo de obtener una longitud de correa que sea comercial. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cálculo de Correas 
 
 19 
 
 
Tabla 3 Código de la correa según su longitud 
Nº 
Perfil A 
( 13 x 8 ) 
Perfil B 
( 17 x 10,5 ) 
Perfil C 
( 22 x 13.5 ) 
Perfil D 
( 32 x 19 ) 
Perfil E 
( 40 x 25 ) 
26 690 
 
 
 
 
28 741 
31 817 
35 919 932 
38 995 1008 
42 1097 1110 
46 1198 1211 
51 1325 1338 1347 
55 1427 1440 
60 1554 1567 1576 
64 1656 1669 
68 1757 1770 1779 
71 1833 1846 
75 1935 1948 1957 
80 2062 2079 2084 
81 2100 2109 
85 2189 2202 2211 
90 2316 2329 2338 
96 2468 2490 
97 2494 2507 2516 
105 2697 2710 2719 
112 2875 2888 2897 
120 3078 3091 3100 3117 
128 3281 3294 3303 3320 
136 
 
3497 3506 
144 3701 3710 3727 
158 4055 4065 4082 
162 4158 4167 4184 
173 4437 4446 4463 
180 4615 4624 4641 4656 
195 4996 5005 5022 5037 
210 5377 5386 5403 5418 
240 6106 6105 6102 6109 
270 6868 6867 6864 6871 
300 7630 7629 7626 7633 
330 
 
8391 8388 8395 
360 9153 9150 9157 
390 9915 9912 9919 
420 10677 10674 10681 
480 
 
12198 12205 
540 13722 13729 
600 15246 15253 
 
Cálculo de Correas 
 
 20 
 
 
Conociendo la velocidad del eje rápido, la relación de transmisión “i” y la sección usada, se 
consulta la tabla correspondiente a la sección de correa utilizada. Se obtiene de ella la 
potencia que es capaz de conducir una sola correa Pot1, este valor se comparará con la 
potencia de diseño para calcular cuántas correas serán necesarias en su transmisión. 
La potencia que es capaz de transmitir cada correa se obtiene de las siguientes tablas para el 
tipo de correa seleccionada: 
 
Para realizar el cálculo final se necesitan dos factores de corrección. El primero es el factor C2 
que considera la longitud de la correa. Se obtiene de una tabla pequeña ubicada en la parte 
baja de la tabla correspondiente a la sección, se ingresa a ella por el número de correa o por la 
longitud. C2 disminuye al disminuir la distancia entre ejes debido a que la correa esta mayor 
proporción del tiempo tensionada. 
 
El último factor de corrección C3 considera el arco de contacto entre la correa y las poleas que 
en definitiva limita la capacidad de transmisión ya que este es un sistema que trabaja por roce. 
Con los valores de d2 y d1 se consulta la tabla siguiente y se obtiene C3. 
 
Tabla 4 Factor de corrección C3 
(d1-d2)/d 0,00 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 
Arco de 
contacto 
180º 174º 169º 163º 157º 151º 145º 139º 133º 127º 120º 113º 106º 99º 91º 
Factor de 
corrección 
1,00 0,99 0,97 0,96 0,94 0,93 0,91 0,89 0,87 0,85 0,82 0,80 0,77 0,73 0,70 
 
Finalmente se calcula: 
 
PCC
transmitiraPotC
PCC
diseñodePot
Z





32
1
32
 
 
Donde: 
Z es el número total de correas necesarias, se redondea al entero superior; 
P es la potencia que transmite cada correa seleccionada expresada en HP y se obtiene de las 
tabla correspondiente a cada sección. 
 
Los datos resultantes son: 
 Identificación de la correa a utilizar 
 Cantidad de correas en paralelo a utilizar 
 Distancia entre ejes definitiva (se debe dejar holgura para instalar la correa y para 
tensarla) 
 Diámetros primitivos de las poleas a utilizar 
 
 
 
Cálculo de Correas 
 
 21 
C2 
Cálculo de Correas 
 
 22 
C2 
Cálculo de Correas 
 
 23 
C2 
Cálculo de Correas 
 
 24 
 
 
C2 
C2 
Cálculo de Correas 
 
 25 
 
 
C2

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