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Diferencia entre la transmisión por correa plana y la transmisión por correa en V

La máquina se puede definir como el grupo de mecanismos que pueden realizar ciertas tareas mediante la expansión de la energía. La mayoría de las máquinas son impulsadas por energía mecánica, que no es más que el par del eje de rotación. Un motor primario se utiliza para convertir otra forma de energía en energía mecánica. Por ejemplo, un motor eléctrico convierte la energía eléctrica en potencia mecánica. Sin embargo, dichos motores principales están ubicados lejos de la unidad de la máquina y, por lo tanto, se desea otro sistema de transmisión. Aquí viene el papel del sistema de transmisión de potencia mecánica, que transmite movimiento, par y potencia desde el elemento impulsor (como el motor principal) al elemento impulsado (como la unidad de la máquina). Para este propósito se utilizan cuatro transmisiones mecánicas, a saber, transmisión por engranajes, transmisión por correa, transmisión por cadena y transmisión por cable.

La transmisión por correa es una transmisión por fricción en la que el movimiento y la potencia se transmiten por medio de la fricción. Aquí se montan primero dos poleas con los ejes impulsor y accionado. Luego, una correa sin fin se enrolla parcialmente alrededor de las poleas manteniendo la tensión adecuada. La transmisión por correa es adecuada para la transmisión de potencia de pequeña a larga distancia y puede proteger inherentemente el sistema de sobrecargas y vibraciones. Dado que la fuerza de fricción entre la polea y la correa ayuda a transmitir potencia, la capacidad de la transmisión por correa está limitada principalmente por las características de fricción, el ángulo de contacto y la tensión inicial. Una forma de aumentar la capacidad de transmisión es aumentando la envoltura o el ángulo de contacto. Esto se puede hacer reemplazando la transmisión por correa abierta por transmisión por correa cruzada, si se permite lo contrario.

Otra forma de mejorar la capacidad de transmisión de potencia es aumentando el área de contacto entre la correa y la polea. Esto se logra empleando una transmisión por correa en V. En transmisión por correa plana se utiliza una correa unida de sección transversal rectangular donde solo una cara plana de la correa permanece en contacto con la polea. Aunque su capacidad es baja, se utiliza abrumadoramente para la transmisión de energía a larga distancia. Puede tener dos arreglos:abierto y cruzado. Transmisión por correa trapezoidal utiliza una correa trapezoidal sin fin (de sección transversal) con poleas que tienen la ranura en V correspondiente. Aquí, dos superficies laterales de la correa permanecen en contacto con la polea, lo que aumenta la capacidad de transmisión y reduce el deslizamiento. Sin embargo, es especialmente adecuado cuando los ejes impulsor y accionado están a poca distancia. Varias diferencias entre la transmisión por correa plana y la transmisión por correa en V se dan a continuación en formato de tabla.

Tabla:Diferencia entre transmisión por correa plana y transmisión por correa trapezoidal

Transmisión por correa plana Transmisión por correa en V
La banda plana tiene una sección transversal rectangular donde el ancho es sustancialmente mayor que el grosor. La correa trapezoidal tiene una sección transversal trapezoidal donde el ancho lateral más grande es casi igual al grosor.
La correa plana está articulada (con bisagras). Por lo tanto, produce vibración y ruido. La correa trapezoidal se fabrica sin fin. Por lo tanto, su funcionamiento es suave y silencioso.
En la transmisión por correa plana, solo una superficie de la correa permanece en contacto con las poleas. En la transmisión por correa en V, dos superficies laterales de la correa permanecen en contacto con las poleas.
La capacidad de transmisión de potencia de la correa plana es comparativamente menor debido a la mayor probabilidad de deslizamiento. La correa trapezoidal puede transmitir más potencia sin deslizamiento debido al aumento de la fricción.
Se recomienda para transmisión de energía y movimiento a larga distancia. Es preferible para la transmisión de energía y movimiento a distancias cortas y medias.
El deslizamiento también limita la reducción de velocidad alcanzable. Se puede lograr una reducción de hasta 1:4. Se puede lograr una mayor reducción de velocidad, hasta 1:7.
En el caso del sistema de poleas escalonadas, la correa plana se puede cambiar de una polea de diámetro a otra sin detener la rotación. La correa en V no se puede utilizar para el sistema de polea escalonada, ya que el cambio de una polea a otra no es factible.
La correa plana y las poleas correspondientes son de construcción simple. Por lo tanto, este arreglo es más económico. La correa en V y las poleas correspondientes tienen una construcción complicada. Por lo tanto, es más costosa.

Configuración de cinturón: Una correa plana está articulada en un punto para formar una correa sin fin. Tiene una sección transversal rectangular donde el ancho es sustancialmente mayor que el espesor. Solo la superficie interior de la correa puede entrar en contacto con las poleas. Las poleas tienen forma cilíndrica donde la superficie exterior solo toca la correa. Por lo tanto, la fuerza de fricción entre la superficie exterior de la polea y la superficie interior de la correa se utiliza para transmitir movimiento y potencia desde el eje impulsor al eje impulsado. Por otro lado, una correa trapezoidal tiene una sección transversal trapezoidal donde el ancho de la correa en el lado más grande es casi igual al grosor. La polea también tiene una ranura en V para acomodar la correa. El ángulo en V de la polea debe coincidir con el ángulo entre dos caras no paralelas de la correa.

Ruido y vibración: Como se mencionó anteriormente, una correa plana se articula con tuercas y pernos para que no tenga fin. Siempre existe una ranura en este cruce. Debido a la superficie interior asimétrica de la correa, la transmisión por correa plana produce un ruido y vibración considerables. Esto a veces limita su aplicación a muy alta velocidad. Por otro lado, la correa trapezoidal se fabrica sin fin y, por lo tanto, no existe unión. Así produce menos vibraciones y su funcionamiento también es bastante.

Contacto entre correa y polea: Como se mencionó anteriormente, solo la superficie interior de la correa plana permanece en contacto con la superficie exterior de la polea cilíndrica. En el caso de la correa trapezoidal, dos superficies inclinadas permanecen simultáneamente en contacto con las dos superficies laterales de la polea en forma de V.

Capacidad de transmisión de energía: Como toda transmisión mecánica, el propósito básico de la transmisión por correa es transmitir movimiento y potencia de un eje a otro. Dado que la transmisión por correa es una transmisión por fricción, la capacidad de transmisión de potencia depende principalmente de las características de fricción de las superficies de contacto. Cada vez que la carga excede la fuerza de fricción, el deslizamiento ocurre automáticamente. Cuanto mayor sea el coeficiente de fricción entre la correa y la polea, mayor será la capacidad de transmisión; sin embargo, la generación de calor y el desgaste también serán mayores. En lugar de aumentar directamente el coeficiente de fricción, puede mejorarse indirectamente empleando una correa trapezoidal en lugar de una correa plana. Se puede demostrar que el coeficiente de fricción efectivo en la correa trapezoidal es 2 o 3 veces mayor (basado en el ángulo V de la correa, que suele ser de 40°) en comparación con la correa plana del mismo material. En consecuencia, la transmisión por correa en V puede transmitir una potencia sustancialmente mayor sin deslizamiento.

Distancia entre ejes: Se selecciona una transmisión mecánica adecuada en función de la distancia entre centros entre los ejes impulsor y accionado. Por ejemplo, la transmisión por engranajes es adecuada para distancias entre centros pequeñas, normalmente de hasta 1 m. La transmisión por cadena se puede emplear para distancias pequeñas a moderadas, generalmente de hasta 3 m con la ayuda de ruedas dentadas inactivas. La transmisión por correa se puede utilizar para una amplia gama de distancias entre centros, desde menos de 1 m hasta 15 m. Una transmisión por correa plana es particularmente adecuada para la transmisión de energía a larga distancia; mientras que la correa trapezoidal se prefiere solo para distancias pequeñas (generalmente por debajo de 1 m).

Reducción de velocidad: Las unidades de máquina son impulsadas por motores primarios. Por lo general, el eje impulsor del motor primario gira a mayor velocidad que la requerida en el eje impulsado de las máquinas. Por lo tanto, se requiere una reducción en la velocidad de rotación y esto se puede lograr cambiando los diámetros de las poleas impulsora e impulsada. Sin embargo, cada accionamiento mecánico puede alterar la relación de velocidad dentro de un rango. Una transmisión por correa plana puede ofrecer una reducción de velocidad de hasta 1:4; más alto que esto puede aumentar indeseablemente el deslizamiento. Debido al mayor coeficiente de fricción efectivo, la correa trapezoidal ofrece una mayor reducción de velocidad, incluso hasta 1:7.

Cambio de correa: A veces, una sola unidad de máquina requiere una velocidad variable en diferentes etapas de operación. Además, se puede emplear un único motor principal para accionar varias máquinas, cada una de las cuales requiere una velocidad de funcionamiento variable. En tal escenario, se adopta una polea escalonada donde varias poleas que tienen diferentes diámetros están montadas en un solo eje. Si se emplea una correa plana, la correa se puede cambiar fácilmente de una polea a otra en condiciones de funcionamiento. Por lo tanto, la velocidad de rotación del eje accionado puede modificarse sin detener la unidad impulsora (es muy necesario un ajuste mecanizado de la longitud de la correa para mantener la tensión de la correa). Tal disposición de cambio no está disponible en la transmisión por correa en V, ya que requieren una polea especializada con ranura en V.

Aspecto económico: La constricción de la correa plana y la polea correspondiente es simple. La longitud de la parte plana también se puede ajustar varias veces, ya que está unida por tuercas y tornillos. La longevidad y la fácil construcción hacen que esta unidad de accionamiento sea más económica. La correa trapezoidal y la polea correspondiente son más costosas. Su longitud no se puede ajustar y, por lo tanto, tiene una vida útil más corta.

En este artículo se presenta una comparación científica entre la transmisión por correa plana y la transmisión por correa en V. El autor también sugiere que revise las siguientes referencias para una mejor comprensión del tema.

  1. Diseño de elementos de máquina por V. B. Bhandari (Cuarta edición; McGraw Hill Education).
  2. Un libro de texto de diseño de máquinas de R. S. Khurmi y J. K. Gupta (S. Chand; 2014).

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