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Transmisión por Correas



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III - Fundamentos Básicos del Trabajo de las Transmisiones por Correas
Trapeciales.
De los tipos básicos de correas, son las trapeciales las que han adquirido mayor aplicación en la industria. Su rápida
difusión se debe a la introducción del motor eléctrico independiente, el cual exigió una nueva transmisión por correa
que permitiera pequeña distancia entre los ejes de las poleas y grandes relaciones de transmisión.
La construcción de los automóviles planteó análogos requerimientos. Para los automóviles se necesitaron correas
seguras para transmitir la rotación desde el árbol cigüeñal del motor al ventilador, a la bomba de agua y al generador.
Para solucionar estos requerimientos fue necesario la búsqueda de correas trapeciales muy flexibles que permitieran
disminuir los diámetros de las poleas.
Quizás uno de los adelantos más significativos en la construcción de las correas corresponde a las correas trapeciales
de flancos abiertos. Ellas se introducen por primera vez en 1920 para reducir los costos de producción, sin embargo
las limitaciones en los materiales provocaron que no se comenzara a emplear en esos años. Posteriormente a finales de
los años 50 es aumentada la capacidad de carga de las correas al aumentar el área de contacto entre los flancos de la
correa y la ranura de la polea, mediante la introducción de las correas trapeciales de perfil estrecho. Este ultimo tipo de
perfil, a pesar de aumentar significativamente la capacidad de carga de la transmisión, aumentaba sustancialmente la
rigidez de la correa y necesitaba emplear poleas de diámetros mayores que los requeridos para los perfiles normales.
Por tal motivo, entre 1958 y 1962 resurge nuevamente la idea de emplear correas trapeciales con flancos abiertos en la
industria automovilística, pues se deseaba accionar alternadores a mayores  velocidades y se buscó reducir los
diámetros de las polea de estos componentes de 3 “ (76.2 mm)  a  2½ ” (63.5 mm).  Una mejora significativa es
alcanzada en 1970 con la introducción de las correas ranuradas de flancos abiertos que permite reducir los diámetros
de las poleas en los alternadores hasta  2¼ “  (57 mm).
La capacidad de carga de una correa trapecial es mayor que la de una plana debido al mayor coeficiente reducido de
fricción. Para valores típicos de ángulo de ranuras entre 34° y 40°, el valor medio del coeficiente reducido es 3 veces
mayor para las correas trapeciales que para correas planas de igual material. Por ello, si las condiciones son iguales,
una transmisión por correa trapecial trasmite mayor carga que una transmisión análoga de correa plana.
                             
                                                                     
                                                                                                
Fig. 2 - Análisis de la fuerza de fricción Fr en una correa plana y otra trapecial, en dependencia del tensado estático S
0
,
la fuerza normal N, el coeficiente de fricción f y el ángulo de flanco del perfil
.
So
N
Fr
Donde:
N
S
0
sen
para  2 .
40
 
N = 2,92.S
0
3. S
0
 
Para correa plana
Fr = f . N =  f . S
0
                                  
So
Fr/2
Fr/2
N/2
N/2
Para correa trapecial
Fr = f´.N = ( 3f ).S
0
3.1 - Tipos de Correas Trapeciales.
Los diferentes tipos fundamentales de correas trapeciales pueden ser divididos en :
Según la relación ancho / altura  [b / h].
                    Correas normales (clásicas) ....................... b/h = 1,6
                    Correas estrechas ....................................... b/h = 1,2
                    Correas anchas (para variadores) ............... b/h = 2 ... 3
Según la forma de la sección transversal.
                     Correas trapeciales.
                     Correas hexagonales.
                     Correas bandeadas.
        Según su construcción exterior.
                      Correas con cubierta exterior (wrapped belt).
                      Correas con flancos abiertos (Raw edge belt o Fan belt).
De todos estos tipos son las correas normales y estrechas las de más variadas dimensiones en sus secciones, según
diversas normas de países y fabricantes. A continuación se exponen algunas de las dimensiones normalizadas de los
perfiles de correas trapeciales, siendo b el ancho superior de la sección y h la altura del perfil.
Tabla 6 - Dimensiones normalizadas de perfiles normales (Sistema métrico).
Designación
5
Y
8
Z
A
B
20
C
25
D
E
50
b (mm)
5
6
8
10
13
17
20
22
25
32
38
50
h (mm)
3
4
5
6
8
11
12.5
14
16
19
23
30
Nota : 
Los perfiles 5 y 8 son muy pequeños y solo están presentes en algunos fabricantes alemanes. 
El  perfil Y es muy pequeño y está presente en algunos fabricantes alemanes y en la norma inglesa BS
3790:81.
Los perfiles Z, A, B y C están presentes en todos los fabricantes y normas.
Los perfiles 20 y 25 están presentes en algunos fabricantes (Bauri, Texrope y Optibelt).
El perfil D está presente en todos los fabricantes y normas, pero presenta alguna pequeña diferencia en las
medidas que ofertan los productores.
El  perfil E está presente en algunos fabricantes, puede ser reconocido con otras dimensiones como : 38 x 25 
ó 40 x 25.
El perfil 50 solo en normas GOST y fabricado bajo pedido.
Las normas ISO identifica a los perfiles Y, Z, A, B, C, D y E.
El perfil Z puede ser identificado como O y M.
Tabla 7 - Dimensiones normalizadas de perfiles estrechos (Sistema métrico)
Designación
SPZ
SPA
SPB
19
SPC
8V
b (mm)
9.7
12.7
16.3
18.6
22
25
h (mm)
8
10
13
15
18
23
Nota :
Los perfiles SPZ, SPA y SPB pueden ser encontrados con las dimensiones 10 x 8,  13 x 10 y 17 x 14.
El perfil 19 solo está presente en algunos fabricantes (Optibelt, Mitsuboshi y Texrope).
El perfil 8V es muy escaso  en sistema métrico, solo presente en firmas inglesas (Fenner).
Tabla 8 - Dimensiones normalizadas de perfiles normales (Normas RMA, de E.U.A.)
Designación
A
B
C
D
E
b (pulg.)
1/2
21/32
7/8
h (pulg.)
5/16
13/32
17/32
3/4
29/32
b (mm)
12.7
16.76
22.35
31.75
38.1
h (mm)
7.87
10.41
13.46
19.05
23.11
Tabla 9 - Dimensiones normalizadas de perfiles estrechos (Normas RMA de E.U.A.)
Designación
3V
5V
8V
b (pulg.)
3/8
5/8
1
h (pulg.)
10/32
17/32
29/32
Nota: Los perfiles 3V y 5V coinciden aproximadamente con los perfiles SPZ y SPB.
Tabla 10 - Dimensiones normalizadas de perfiles estrecho en milímetros (Normas RMA de E.U.A.).
Designación 
9N
15N
25N
b (mm)
9
15
25
h (mm)
8
13
23
Nota :
El perfil 25N coincide con el perfil 8V
Los perfiles 9N y 15N son aproximados a los perfiles SPZ y SPB.
Tabla 11 - Dimensiones normalizadas de perfiles de correa trapecial para servicios ligeros (Lght duty), presentes en
algunos fabricantes estadounidenses como. Morse, Browning y Gates Rubber.
Designación
2L
3L
4L
5L
b (pulg.)
2/8
3/8
4/8
21/32
h (pulg.)
4/32
7/32
10/32
12/32
b / h
2
1.71
1.6
1.75
3.2 - Deslizamiento Elástico en las Transmisiones por Correas.
El deslizamiento elástico surge como resultado de las deformaciones (estiramiento y acortamiento) que sufre la correa
en el sentido longitudinal y acompaña el trabajo de la transmisión bajo carga. Este fenómeno es localizado en el
contacto que se produce entre la correa y las poleas.
Las investigaciones experimentales mostraron que en una transmisión que trabaja normalmente, el movimiento
deslizante elástico no tiene lugar en toda la superficie de contacto de la correa con las poleas. En cada polea el ángulo
de contacto
se divide en dos partes: en el ángulo de deslizamiento
des
y en el ángulo de reposo
rep
, en este
último el deslizamiento elástico  no se observa.
1
Polea
conducida
S1
Ramal tensado
S2
Ramal destensado
Fig. 3 - Fenómeno de deslizamiento
elástico en una polea
conducida. Nótese como las
marcas en el ramal tensado de
las correas se han separado,
demostrando que la correa se
estira en la zona del ángulo de
deslizamiento
des
.
A medida que aumenta la carga útil que es trasmitida por la correa, el ángulo de deslizamiento aumenta a expensa de la
disminución del ángulo de reposo, aumentando de esta forma el deslizamiento elástico de la correa en la polea y el
atrasamiento de la polea conducida con relación a la velocidad que lleva la correa durante la fase de estiramiento. Si se
produce una sobrecarga, capaz de extender a todo el ángulo de contacto el ángulo de deslizamiento, el movimiento
deslizante elástico se transforma en un resbalamiento o patinaje total de la correa sobre la polea. Este último fenómeno
ocurre generalmente en la polea donde menor es el ángulo de contacto, si los ramales de carga están trasmitiendo
iguales carga.
Con el objetivo de cuantificar el deslizamiento elástico se define un factor evaluador, conocido como el coeficiente de
deslizamiento elástico, siendo :
S
2
2
2
'
donde :
S = Coeficiente de deslizamiento elástico relativo.
2
= Velocidad angular teórica (transmisión sin carga) de la polea conducida.
2
,
= Velocidad angular real (transmisión con deslizamiento elástico) de la polea conducida.
La magnitud del coeficiente de deslizamiento relativo S es aceptada entre 0.01 y 0.02, para condiciones normales de
trabajo. Si se desea, puede ser considerado el efecto del deslizamiento elástico en el cálculo de la relación de
transmisión real, como :
u
S
d
d
S
real
12
1
2
1
2
2
1
1
1
'
de forma tal que :
u
u
S
real
teorica
12
12
1
1
siendo :
             
1
= velocidad angular de la polea motriz.
               d1 = diámetro primitivo de la polea motriz.
               d2 = diámetro de la polea movida.
3.3 - Característica de Tracción de una Transmisión por Correas.
Para el estudio de las características de tracción de las transmisiones por correas es definido :
P
S
2
0
Siendo : 
                    
= Coeficiente de tracción.
                     P = Fuerza útil en la correa (N).
                    S
0
= Tensado estático (previo) de la correa (N).
A partir de mediciones experimentales realizadas en una transmisión por correa, donde es controlada la tensión
estática S
0
, la fuerza útil trasmitida P, y el deslizamiento elástico relativo, es posible obtener una curva de la
característica de tracción de la transmisión. Una curva típica de esta característica es mostrada en la figura 4.
La curva de la característica del coeficiente de tracción
se divide en dos sectores : uno rectilíneo, donde a la vez que
crece el coeficiente de tracción
se produce un crecimiento directamente proporcional del deslizamiento elástico S,  y
otro sector curvilíneo, donde el trabajo de la correa es inestable pues un pequeño aumento casual de la carga hace
que la correa resbale sobre la polea.
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