Poleas

HISTORIA DE LAS POLEAS

La historia de los ascensores se inició con la invención de la POLEA por parte del matemático Arquímedes, en el siglo III a.C. Esta máquina simple se puede disponer de muy distintas formas (simple fija, simple móvil, polipasto), transmitiendo las fuerzas involucradas de una forma diferente. Los primeros ascensores utilizaban sistemas de poleas para elevar mercancías, de ahí el nombre de montacargas. Existen dos tipos de ascensores: los hidráulicos u oleodinámicos; y los eléctricos (más habituales), que utilizan el sistema de POLEA de tracción con contrapeso para minimizar el esfuerzo del motor.

Arquímedes de Siracusa también fue el inventor de las POLEAS COMPUESTAS, basada en el principio de la palanca, empleándola para mover un gran barco para sorpresa del escéptico Hierón. El empeño del rey Hierón era la construcción de una gran flota e hizo construir la mayor nave de su época, la Syrakosa, que pesaba 4,200 toneladas y que en el momento de su botadura quedó encallada.

El monarca acudió a Arquímedes, quien para solucionar el problema inventó las POLEAS COMPUESTAS y un sistema de cuerdas que, junto con palancas apuntaladas en varios puntos de la quilla de la nave, lograron ponerla a flote, ante la fascinación de Hierón.

Leonardo da Vinci siempre admiró el genio de Arquímedes, especialmente su invención de la POLEA COMPUESTA, que utilizó en muchos de los bocetos de sus máquinas. Se decía que el propio Arquímedes fue capaz de arrastrar un barco sólo con la fuerza de sus brazos, usando esas poleas. 

Arquímedes, nació en Siracusa, Sicilia (hoy Italia) en 287 y murió en 212 a.c. matemático y geómetro griego considerado el más notable científico y matemático de la antigüedad, es recordado por el Principio de Arquímedes y por sus aportes a la cuadratura del círculo, el estudio de la palanca, el tornillo de Arquímedes, la espiral de Arquímedes y otros innumerables aportes a la matemática, la ingeniería y la geometría.

LAS POLEAS

Fuerza Resistencia Rueda acanalada Soporte Eje Sistema de poleas Bloque de cemento Contrapeso

Sistema de poleas Contrapeso Para arrastrar algunos objetos pesados se emplea una rueda que gira libremente sobre un eje y que está provista de una llanta con una forma apropiada para pasar una cuerda u objeto similar.

Este mecanismo es lo que se conoce como una polea, que constituye uno de los casos especiales

de la palanca y pertenece al conjunto denominado como máquinas simples. La ventaja que nos

proporciona es facilitar la aplicación de la fuerza. A partir de sus distintos tipos se consiguen diferentes

combinaciones en función de la actividad a la que van a ser destinadas.


tipos de rueda de poleas

Construcción de poleas

Las poleas son unos elementos clave en muchos mecanismos. Para elaborar una polea es necesario realizar de algún modo un canal por el que discurra la cuerda sin salirse.

Un método sencillo es utilizar tres discos con un agujero en su centro para realizar la polea. Uno de ellos debe ser más pequeño que los otros.

Primero se sitúan los tres discos y luego se pegan de forma que sus centros estén alineados. El material empleado para pegar entre sí los discos dependerá de aquel con el que estén elaborados estos (cola si los discos son de madera contrachapada; pegamento si los discos son de plástico...).

De esta manera se forma una especie de canal por el que podrá discurrir la cuerda.

Este link  que encontré está  destinado al subsector de educación tecnológica, que describe el mecanismo de palanca y su clasificación, incluyendo imágenes que explican  cada uno de los tipos y ejemplos representativos, logrando así una mejor comprensión del tema.

Polea simple 

Una polea simple es, básicamente, una polea que está unida a otro operador a través del propio eje. Siempre va acompañada, al menos, de un soporte y un eje.

• El soporte es el que aguanta todo el conjunto y lo mantiene en una posición fija en el espacio. Forma parte del otro operador al que se quiere mantener unida la polea (pared, puerta del automóvil, carcasa del video...).
• El eje cumple una doble función: eje de giro de la polea y sistema de fijación de la polea al soporte (suele ser un tirafondo, un tornillo o un remache).

Además, para mejorar el funcionamiento del conjunto, se le puede añadir un casquillo de longitud ligeramente superior al grueso de la polea (para facilitar el giro de la polea) y varias arandelas (para mejorar la fijación y el giro). También es normal que la polea vaya dotada de un cojinete para reducir el rozamiento.

En el aula-taller podemos construir estas poleas en madera siguiendo el plano de conjunto siguiente:

Polea de gancho 

La polea de gancho es una variación de la polea simple consistente en sustituir el soporte por una armadura a la que se le añade un gancho; el resto de los elementos básicos (eje, polea y demás accesorios) son similares a la anterior.

El gancho es un elemento que facilita la conexión de la "polea de gancho" con otros operadores mediante una unión rápida y segura. En algunos casos se sustituye el gancho por un tornillo o un tirafondo.

Utilidad

El aparejo de poleas (combinación de poleas de cable y cuerda) se emplea bajo la forma de polea fija, polea movilo polipasto:

La polea fija de cable se caracteríza porque su eje se mantiene en una posición fija en el espacio evitando su desplazamiento. Debido a que no tiene ganancia mecánica su única utilidad práctica se centra en: Reducir el rozamiento del cable en los cambios de dirección (aumentando así su vida util y reduciendo las pérdidas de energía por rozamiento) Cambiar la dirección de aplicación de una fuerza. Se encuentra en mecanismos para el accionamiento de puertas automáticas, sistemas de elevación de cristales de automóviles, ascensores, tendales, poleas de elevación de cargas... y combinadas con poleas móviles formando polipastos. La polea movil de cable es aquella que va unida a la carga y se desplaza con ella. Debido a que es un mecanismo que tiene ganancia mecánica (para vencer una resistencia "R" es necesario aplicar solamente una potencia "P" ligeramente superior a la mitad de su valor "P>R/2") se emplea en el movimiento de cargas, aunque no de forma aislada, sino formando parte de polipastos. El polipasto es una combinación de poleas fijas y moviles. Debido a que tieneganancia mecánica su principal utilidad se centra en la elevación o movimiento de cargas. La podemos encontrar en grúas, ascensores, montacargas, tensores...

La polea de correa trabaja necesariamente como polea fija y, al menos, se une a otra por medio de una correa, que no es otra cosa que un anillo flexible cerrado que abraza ambas poleas.

Este tipo de poleas tiene que evitar el deslizamiento de la correa sobre ellas, pues la transmisión de potencia que proporcionan depende directamente de ello. Esto obliga a que la forma de la garganta se adapte necesariamente a la de la sección de la correa empleada.

Básicamente se emplean dos tipos de correas: planas y trapezoidales.

Las correas planas exigen poleas con el perímetro ligeramente bombeado o acanalado, siendo las primeras las más empleadas. En algunas aplicaciones especiales también se emplean correas estriadas yde sincronización que exigen la utilización de sus correspondientes poleas.

		Las correas trapezoidales son las más empleadas existiendo una gran variedad de tamaños y formas. Su funcionamiento se basa en el efecto cuña que aparece entre la correa y la polea (a mayor presión mayor será la penetración de la correa en la polea y, por tanto, mayor la fuerza de agarre entre ambas). Esto obliga a que la correa no apoye directamente sobre la llanta de la garganta, sino solamente sobre las paredes laterales en forma de "V".

Utilidad

Su utilidad se centra en la transmisión de movimiento giratorio entre dos ejes distantes; permitiendo aumentar, disminuir o mantener la velocidad de giro, mientras mantiene o invierte el sentido. La podemos encontrar en lavadoras, ventiladores, lavaplatos, pulidoras, videos, multicultores, cortadores de carne, taladros, generadores de electricidad, cortadoras de cesped, transmisiones de motores, compresores, tornos... en forma de multiplicador de velocidad, caja de velocidades o tren de poleas.

clases para utilizar las poleas

Polea de primera clase de brazos iguales.

Polea móvil: junto al movimiento de rotación posee otro de traslación. El peso total Q ( peso polea más la carga) se descompone entre las dos ramas del cordel; luego el operario al aplicar su fuerza hará sólo la mitad de la resistencia. O sea: 
F = Q / 2 (sin roce)

A igual resultado se llega considerando la polea móvil como palanca de 2da clase, en que la resistencia actúa con brazo r y la fuerza F con 2r.

Luego: F x 2r = Q x r de donde F = Q / 2

En la polea móvil se produce equilibrio cuando la fuerza motora es igual a la mitad de la resistencia. Esto quiere decir que la polea móvil economiza el 50 %de la fuerza , pero es incómoda y peligrosa para trabajar; por este motivo se la usa combinada con una polea fija obteniéndose las ventajas de ambas: economía de fuerza y comodidad para trabajar.

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Tansmision Variable Continua (POLEA)

La distancia entre el centro de la polea para la correa que hace contacto en el alojamiento que se conoce como el lanzamiento de radio. Cuando las poleas están muy alejados, la banda inferior y paseos por el campo Radio disminuye. Cuando las poleas están muy juntos, la banda superior y paseos por el campo Radio de los aumentos. La proporción de la Radio de tono sobre la polea de conducción a la afinación de la Radio de la polea impulsada determina el cambio.

Una transmisión variable continua es un tipo de transmisión automática que puede cambiar la relación de cambio a cualquier valor arbitrario dentro de sus límites. La transmisión variable continua no está restringida a un pequeño número de relaciones de cambio, como las 4 a 6 relaciones delanteras de las transmisione típicas de automóviles. La centralita electrónica que controla la transmisión variable continua simula a menudo cambios de marcha abruptos, especialmente a bajas velocidades, porque la mayoría de los conductores esperan las bruscas sacudidas típicas y rechazarían una transmisión perfectamente suave por su aparente falta de potencia

Recientemente los fabricantes han empezado a vender transmisiones variables continuas. Estos diseños pueden cambiar las relaciones dentro de un rango en lugar de entre un conjunto de relaciones fijas. A pesar que los prototipos de estos sistemas de transmisión existen desde hace décadas, es ahora cuando están alcanzando la viabilidad comercial. Este tipo detransmisión deriva de la transmisión de fricción de las primeras décadas del siglo 20. El desarrollo reciente se originó en un emprendimiento de NSK en la década de 1980.Posteriormente se agregó Nissan, que junto a NSK y una importante compañía de lubricantesjaponesa lograron resultados satisfactorios. Se la denomina también transmisión toroidal.