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República Bolivariana de Venezuela. Ministerio Del Poder Popular para la Educación Universitaria, Ciencia y Tecnología. Universidad Politécnica Territorial de Paria “Luis Mariano Rivera” Programa Nacional de Formación en Ing. Mecánica. Carúpano-Estado. Sucre

Poleas y Polipastos

Participantes:

Profesor(a): Elvis, Araujo

Arrieta, Federico González, Kevin

Sección:

Granado, Antonio

M-30

Palumbo, Luis

Junio de 2017.

Introducción Una polea, es una máquina simple que sirve para transmitir una fuerza. Se trata de una rueda, generalmente maciza y acanalada en su borde, que, con el concurso de una cuerda o cable que se hace pasar por el canal, se usa como elemento de transmisión para cambiar la dirección del movimiento en máquinas y mecanismos. Además, formando conjuntos, o polipastos, sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso, variando su velocidad. Según 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. Los elementos básicos constitutivos de una polea son la rueda o polea propiamente dicha, en cuya circunferencia suele haber una acanaladura denominada "garganta" cuya forma se ajusta a la de la cuerda a fin de guiarla. Según su desplazamiento las poleas se clasifican en fijas, aquellas cuyas armas (parte que rodea la rueda) se suspenden de un punto fijo y, por tanto, no sufren movimiento de traslación alguno cuando se emplean, y "movibles", que son aquellas en las que un extremo de la cuerda se suspende de un punto fijo y que durante su funcionamiento se desplazan, en general, verticalmente. Cuando la polea obra independientemente se denomina "simple", mientras que cuando se encuentra reunida con otras formando un sistema recibe la denominación de compuesta o polipasto.

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. Partes de una polea 1. 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. 2. 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. 3. 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

Uso de poleas en los polipastos: Facilita la movilidad de las cargas pues en muchas ocasiones facilita realizar un esfuerzo físico mucho menor para mover cargas muy pesadas. A esta característica se le conoce como ventaja mecánica. Se identifica a los polipastos como una combinación de poleas fijas y móviles. Estas corren a lo largo de un riel y a estas poleas las recorre una sola cuerda, misma que tiene uno de sus extremos en un punto fijo.

Los objetivos de las poleas móviles, de las fijas y la cuerda son los siguientes: - Polea móvil: cuentan con una armadura eje que permite que se mantengan unidas a la carga. Esta es la polea que se encarga de mover la carga en determinada dirección. - Polea fija: modifica la dirección de la fuerza que se ejerce sobre la cuerda. Cuando se le aplica una fuerza hacia abajo eleva la carga, la ventaja de esta característica es que se puede utilizar el peso del propio cuerpo para llevar a cabo esta acción. - Cuerda: es el medio a través del cual se transmite la fuerza entre las poleas. Debe contar con una gran resistencia debido al peso de las cargas que usualmente maneja y a que suele ser estirada mucho más que cuando se utiliza con una polea simple. La resistencia y longitud de la cuerda va a depender de la cantidad de poleas móviles que se vayan a combinar con la polea fija.

Clases de poleas Polea simple fija: 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. 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

convienen.

Polea móvil: Una forma alternativa de utilizar la polea es fijarla a la carga un extremo de la cuerda al soporte, y tirar del otro extremo para levantar a la polea y la carga. La polea simple móvil produce una ventaja mecánica: la fuerza necesaria para levantar la carga es justamente la mitad de la fuerza que habría sido requerida para levantar la carga sin la polea. Por el contrario, la longitud de la cuerda de la que debe tirarse es el doble de la distancia que se desea hacer subir a la carga. 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 ellas se distinguen los siguientes elementos tecnológicos básicos: 

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.

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).

Poleas compuestas: Existen sistemas con múltiples de poleas que pretenden obtener una gran ventaja mecánica, es decir, elevar grandes pesos con un bajo esfuerzo. Estos sistemas de poleas son diversos, aunque tienen algo en común, en cualquier caso se agrupan en grupos de poleas fijas y móviles, destacan los polipastos.

Polispasto o aparejo:

Es

una máquina compuesta

por

dos

o

más poleas y

una cuerda, cable o cadena que alternativamente va pasando por los diversos surcos o canales de cada una de estas poleas. Se utiliza para levantar o mover una carga con una gran ventaja mecánica, ya que así se necesita aplicar una fuerza mucho menor que el peso que hay que mover. Los polipastos son máquinas que se encargan de la elevación y movimiento de cargas en fábricas, almacenes y demás lugares donde se requiera mover constantemente de lugar cajas, productos u otros elementos pesados. 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. Dependiendo de la función que tengan los polipastos, será el tamaño con el que se fabricarán. Por ejemplo, para el manejo, elevación y movimiento de cargas pequeñas se utilizan polipastos pequeños que son manipulados a mano. Si se requiere mover cargas de mayor peso se requiere de polipastos más grandes que generalmente cuentan con un motor eléctrico para su manipulación. Para que los polipastos puedan llevar a cabo su función: Se necesita que estén sujetos a un brazo giratorio montado en una máquina, como una grúa. Aunque la forma más común en la que operan es anclado a un riel que corre a lo largo del techo de la nave industrial o del lugar donde estén montados.

Una característica importante de los polipastos:

Es que pueden tener una o más poleas móviles ancladas a la polea fija. Esto facilita la elevación y movilidad de cargas que por su peso resultan más difíciles de manipular. Es una combinación de poleas fijas y móviles recorridas por una sola cuerda que tiene uno de sus extremos anclado a un punto fijo. 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. Lugares en los que se usan polipastos: Por la función de elevación y movimiento de cargas pesadas, los polipastos suelen utilizarse en: - Talleres mecánicos: en los talleres mecánicos se utilizan los polipastos para levantar partes pesadas de los vehículos, por ejemplo el motor.

- Industria metalúrgica: los grandes contenedores en los que se lleva a cabo la fundición del metal se transportan de un lado al otro por medio de polipastos. - Almacenes: cuando se empacan productos o mercancías en grandes cantidades o concentraciones muy pesadas se utilizan los polipastos. También al momento de clasificar e inventariar. - Aeropuertos: los polipastos se utilizan en los aeropuertos para mover el equipaje y para transportarlo del almacén al avión y viceversa. - Puertos marítimos de embarque y desembarque: aquí su función se combina con la de las grúas. Los polipastos transportan cargas entre barcos o de una parte del barco a la otra. 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 traspasada por una soga, 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, 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.

Ejemplo:

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. 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. 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.

Conclusión La polea se emplea principalmente para transmitir movimientos o para elevar cargas. La forma que adoptan las acanaladuras de las ruedas cambia en función del tipo de objeto que vaya a pasar por ellas. Por este motivo, pueden ser de sección semicircular, para el paso de los cables o las cuerdas; trapezoidal, en el caso de correas con esta forma; y alveolada, para el paso de cadenas. Esta máquina simple se puede disponer de distintas formas, simple fija, simple móvil, polipasto, transmitiendo las fuerzas involucradas de una forma diferente. 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. Las poleas se utilizan para dos fines: cambiar la dirección de una fuerza mediante cuerdas o trasmitir un movimiento giratorio de un eje otro mediante correas. En el primer caso tenemos una polea de cable que puede emplearse bajo la forma de polea fija, polea móvil o polipasto. Su utilidad se centra en la elevación de cargas ejemplo grúas, ascensores, cierre de cortinas, movimiento de puertas automáticas, entre otros. En el segundo caso tenemos una polea de correa que es de mucha utilidad para acoplar motores eléctricos a otras máquinas como por ejemplo compresores, taladros, ventiladores, generadores eléctricos, sierras, pues permite trasladar un movimiento giratorio de un eje a otro. Con este tipo de poleas se construyen mecanismos como el multiplicador de velocidad, la caja de velocidad y el tren de poleas. Con todo lo desarrollado en este trabajo de investigación, se ve reflejada la gran importancia de las poleas y sus diferentes tipos a lo largo de la historia, sus funciones y diversos mecanismos, que a pesar del avance de la tecnología siguen en vigencia maquinas simples, que dan vida y función a objetos de uso diario.