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Trabajo de Informática Poleas y Polipastos Presentado Por: Elián Bossio Simancas Carlos Pereira Torres

Teófilo Florián (PROFESOR)

INSTITUCION EDUCATIVA CATALINA HERRERA Fecha: 19/08/2014 Curso: 82

Arjona-Bolívar

¿QUÉ ES UNA POLEA? Una polea, es una máquina simple, con un dispositivo mecánico de tracción, que sirve para transmitir una fuerza. Además, formando conjuntos aparejos o polipastos, sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso. Según la definición de Hatón de la Goupillière, la polea es el punto de apoyo de una cuerda que moviéndose se arrolla sobre ella sin dar una vuelta completa actuando en uno de sus extremos la resistencia y en otro la potencia. -Una polea sirve para transmitir fuerzas. Es un rueda con un agujero y acanalada, por donde pasa una cuerda en medio. Para ver cómo funcionan y cómo hacer una, necesitarás un carrete de hilo, hilo o cuerda y un objeto que deberás atar a un extremo del hilo o cuerda. Posteriormente, sujeta en alto con algo el carrete, luego, pasa el hilo por el acanalado del carrete y ya tienes una polea simple. Las poleas se usan para sirve para transmitir una fuerza o para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso.

Historia La única nota histórica sobre su uso se debe a Plutarco, quien en su obra Vidas paralelas (c. 100 a.C.) relata que Arquímedes, en carta al rey Hierón de Siracusa, a quien lo unía gran amistad, afirmó que con una fuerza dada podía mover cualquier peso e incluso se jactó de que si existiera otra Tierra, yendo a ella podría mover ésta. Hierón, asombrado, solicitó a Arquímedes que realizara una demostración. Acordaron que el objeto a mover fuera un barco de la armada del rey, ya que Hierón creía que éste no podría sacarse de la dársena y llevarse a dique seco sin el empleo de un gran esfuerzo y numerosos hombres. Según relata Plutarco, tras cargar el barco con muchos pasajeros y con las bodegas repletas, Arquímedes se sentó a cierta distancia y tirando de la cuerda alzó sin gran esfuerzo el barco, sacándolo del agua tan derecho y estable como si aún permaneciera en el mar.

PARTES DE LA POLEA •

La llanta: Es la zona exterior de la polea y su constitución es esencial, ya que se adaptará a la forma de la correa que alberga.

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El cuerpo: Las poleas estarán formadas por una pieza maciza cuando sean de pequeño tamaño. Cuando sus dimensiones aumentan, irán provistas de nervios y/o brazos que generen la polea, uniendo el cubo con la llanta.

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El cubo: Es el agujero cónico y cilíndrico que sirve para acoplar al eje. En la actualidad se emplean mucho los acoplamientos cónicos en las poleas, ya que resulta muy cómodo su montaje y los resultados de funcionamiento son excelentes.

POLEAS FIJAS Consiste en un sistema donde la polea se encuentra sujeta a la viga. De esta manera, su propósito consiste en direccionar de forma distinta la fuerza ejercida, permitiendo la adopción de una posición estratégica para tirar de la cuerda. Las poleas fijas no aportan ninguna ventaja mecánica. Es decir, la fuerza aplicada es igual a la que se tendría que haber empleado para elevar el objeto sin la utilización de la polea. La manera más sencilla de utilizar una polea es colgar un peso en un extremo de la cuerda, y tirar del otro extremo para levantar el peso. Una polea simple fija no produce una ventaja mecánica: la fuerza que debe aplicarse es la misma que se habría requerido para levantar el objeto sin la polea. La polea, sin embargo, permite aplicar la fuerza en una dirección más conveniente.

Poleas Móviles La polea móvil no es otra cosa que una polea de gancho conectada a una cuerda que tiene uno de sus extremos anclados a un punto fijo y el otro (extremo móvil) conectado a un mecanismo de tracción. Estas poleas disponen de un sistema armadura-eje que les permite permanecer unidas a la carga y arrastrarla en su movimiento (al tirar de la cuerda la polea se mueve arrastrando la carga).

Para su construcción en el aula taller se necesitan, como mínimo, los operadores siguientes: polea, eje, armadura, gancho y cuerda. Su constitución es similar a la polea fija de gancho, diferenciándose solamente en su forma de funcionamiento.

La presentación comercial de estas poleas varía según la utilidad a la que vaya destinada. En algunas versiones se montan varias poleas sobre una misma armadura con la finalidad de aumentar el número de cuerdas y por tanto la ganancia mecánica del sistema. En otras se sustituye la armadura por una carcasa metálica que recoge a la polea en su interior, mejorando así la presentación estética y la seguridad en su manipulación.

En ellas se distinguen los siguientes elementos tecnológicos básicos: 

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Resistencia (R). Es el peso de la carga que queremos elevar o la fuerza que queremos vencer. Tensión (T). Es la fuerza de reacción que aparece en el punto fijo para evitar que la cuerda lo arranque. Tiene el mismo valor que la potencia. Potencia (P). Es la fuerza que tenemos que realizar para vencer la resistencia. Esta fuerza es la única que nosotros tenemos que aplicar, pues la tensión es soportada por el punto de anclaje de la cuerda.

Podemos ver que la polea móvil está colgando de dos tramos de cuerda; además también vemos que la resistencia (R) tira hacia abajo, mientras que la potencia (P) y la tensión (T) lo hacen hacia arriba, por tanto, en este mecanismo la resistencia queda anulada o compensada con las fuerzas de la potencia y la tensión, cumpliéndose que su suma vectorial es nula. El funcionamiento de este sistema técnico se caracteriza por:  Podemos elevar un objeto pesado (resistencia, R) ejerciendo una fuerza (potencia, P) igual a la mitad del peso de la carga (P=R/2). La otra mitad del peso (tensión) la soporta el otro extremo de la cuerda, que permanece unido a un punto fijo (T=R/2).  La cuerda solamente soporta un esfuerzo de tracción equivalente a la mitad de la carga (T=R/2). Por eso con este mecanismo se pueden emplear cuerdas la mitad de resistentes que en el caso de emplear una polea fija  La carga y la polea solamente se desplazan la mitad del recorrido (L/2 metros) que realiza el extremo libre de la cuerda (L metros).

El inconveniente de este montaje es que para elevar la carga tenemos que hacer fuerza en sentido ascendente, lo que resulta especialmente incómodo y poco efectivo. Para solucionarlo se recurre a su empleo bajo la forma de polipasto (combinación de poleas fijas con móviles).

Polipastos Un polipasto o aparejo es una máquina compuesta por dos o más poleas y una cuerda, cable o cadena que alternativamente va pasando por las diversas gargantas de cada una de aquellas. Se utiliza para levantar o mover una carga con una gran ventaja mecánica, porque se necesita aplicar una fuerza mucho menor que el peso que hay que mover. Es una combinación de poleas fijas y móviles recorridas por una sola cuerda que tiene uno de sus extremos anclado a un punto fijo. 

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La polea fija tiene por misión modificar la dirección de la fuerza (potencia) que ejercemos sobre la cuerda. El hecho de ejercer la potencia en sentido descendente facilita la elevación de cargas, pues podemos ayudarnos de nuestro propio peso. La polea móvil tiene por misión proporcionar ganancia mecánica al sistema. Por regla general, cada polea móvil nos proporciona una ganancia igual a 2. La cuerda (cable) transmite las fuerzas entre los diferentes elementos. Su resistencia a la tracción ha de estar en función del valor de la resistencia y de la ganancia mecánica del sistema, que a su vez depende del número de poleas móviles y de su combinación con las fijas.

En este mecanismo la ganancia mecánica y el desplazamiento de la carga van en función inversa: cuanto mayor sea la ganancia conseguida menor será el desplazamiento. La ganancia de cada sistema depende de la combinación realizada con las poleas fijas y móviles, por ejemplo, podremos obtener ganancias 2, 3 o 4 según empleemos una polea fija y una móvil, dos fijas y una móvil o una fija y dos móviles respectivamente.

USO DEL POLIPASTO Se utilizan en talleres o industrias para elevar y colocar elementos y materiales muy pesados en las diferentes máquinas herramientas o cargarlas y descargarlas de los camiones que las transportan. Suelen estar sujetos a un brazo giratorio acoplado a una máquina, o pueden ser móviles guiados por rieles colocados en los techos de las naves industriales.

Los polipastos tienen distintas capacidades de elevación dependiendo de la carga que pueden llegar a levantar. Es posible aumentar la capacidad de elevación aumentando el número de ramales de un polipasto. Por ejemplo, un polipasto de 500 kg con un ramal puede tener una capacidad de sólo 500 kg, pero si se configura con dos ramales y se utilizan los accesorios adecuados el mismo polipasto puede levantar 1000 kg. Para poder alcanzar capacidades muy altas de elevación a veces es necesario el uso de un conjunto de varios polipastos con varios ramales junto a una pasteca especial.

POLIPASTO POTENCIAL Es una máquina utilizada para mover en forma ascendente o descendente, elementos cuyo elevado peso, impide que sea movido por la fuerza de un humano sin ayuda mecánica. Básicamente consta de una polea anclada a una superficie que se encuentre a mayor altura que el elemento que se desea mover. Esta polea es enhebrada por una soga, una maroma, una cadena o un cable de acero, que en un extremo está anclado a la misma superficie que la polea, pero que en su recorrido abraza a una segunda polea, y cuyo otro extremo es en el que se realiza la fuerza de tracción (acción). Esta segunda polea es del tipo flotante, y de su centro, pende una segunda soga, maroma, cadena o cable de acero, que posee su otro extremo anclado a la superficie antes mencionada.

En un polipasto potencial la mitad de las poleas son fijas, mientras que la otra mitad son móviles En este tipo de polipastos tenemos que la fuerza que debemos hacer dependerá del número de poleas móviles que tenga el polipasto, por ejemplo, si quiero elevar un peso de 80Kg, con un polipasto que tenga una polea móvil necesitaré una fuerza equivalente a 40kg, si el polipasto tiene dos poleas móviles la fuerza que debo realizar será de 20kg.

Podríamos calcularlo a través de la siguiente fórmula, donde n es el número de poleas móviles del polipasto:

Por cada polea móvil pasa una cuerda diferente. Cada una de las cuerdas tiene un punto fijo y el otro es móvil.

POLIPASTO EXPONENCIAL Está constituido por una serie de poleas, la mitad fijas y la mitad móviles. Por cada polea pasa una cuerda diferente.

Cada tramo de cuerda soporta la mitad de la carga que cuelga De ella, por tanto, podemos deducir una fórmula genérica:

Este sistema tiene el inconveniente de que la altura a la que puede elevarse un objeto depende de la distancia entre poleas (normalmente entre la fija y la primera móvil). Para solucionarlo se recurre a mecanismos en los que varias poleas fijas y móviles acoplados respectivamente en ejes comunes, son recorridos por la misma cuerda, que es el caso de los polipastos potenciales.

Gracias