11 transmision de potencia

1
27/03/2004 ©SKF Estefani Carolina Ascanio
SKF Latin American Ltda.
TRANSMISIÓN DE
POTENCIA Y SU
EFECTO EN LOS
RODAMIENTOS
Estefani Carolina Ascanio
CONTENIDO
1. Introducción
2. Conceptos básicos
3. Cálculo de fuerzas

2
11 Introducción
Introducción
Esta presentación tiene como
objetivo determinar las fuerzas que
actuan sobre los rodamientos que
provienen de los distintos
componentes de la transmisión de
potencia:
•Poleas + bandas
•Sprockets + Cadenas
Las fuerzas que se aplican
sobre los rodamientos
afectan directamente su vida
de servicio.
Axial
Radial
Combinada
Todo elemento de
transmisión de potencia
genera una fuerzas sobre los
rodamientos.

3
22 Conceptos básicos
¿EN QUE CONSISTE?
Es un sistema mecánico,
eléctrico o de fluidos que
transmite potencia desde un
impulsor primario a alguna
forma de dispositivo de
salida útil.

4
FUNCIÓN DE LA TRANSMISIÓN DE POTENCIA
Convertir una entrada de alta velocidad y bajo torque
(eje de entrada) en una baja velocidad con alto torque
(eje de salida)
......o lo inverso.
SISTEMA GENERAL DE T.P
Sistema de entrada
(energía)
Sistema de
transmisión
Sistema de salida

5
Fuerza y fricción
Potencia
Torque (momento de torsión)
Relación de velocidades
Velocidad de giro
Eficiencia
Conceptos
físicos
FUERZA Y FRICCIÓN
La fuerza es la acción de halar o
empujar un objeto.
La fuerza de
fricción
siempre actúa en la
dirección opuesta a
la del movimiento.
nFr µ=
F
Fricción

6
TORQUE (momento de torsión)
Es la fuerza aplicada en algún punto de
un cuerpo, que lo hace rotar alrededor de
un eje.
dFT ×=
La distancia del brazo de palanca (d)
siempre debe ser perpendicular a
la fuerza aplicada (F).
d
F
d
F
Brazo de palanca
d
VELOCIDAD DE GIRO
Revoluciones Por
Minuto
(RPM)
Ejemplo: un cliente necesita
desplazar una caja a lo largo de 100 m
en un minuto utilizando un rodillo de 20
cm de diametro.
A que velocidad debe rotar el cilindro?
esrevolucion15.159
6283.0
100
= 159.15 rpm
RPM es la medida de
velocidad de rotación de un
objeto. (rev/min)
( ) ( )
mC
mDC
6283.0
2.01416.3
=
×==π

7
POTENCIA
Es la medida de la cantidad de trabajo efectuado en un
determinado tiempo.
Trabajo
Sistema ingles
1 HP=33000 lbf-ft/min
Se refiere a la transferencia de
energia a un cuerpo por la
aplicación de una fuerza que
mueve el cuerpo en la dirección
de esta misma. W=F x distancia
Whecho= 100 lbs x 15ft= 1500 lbF*ft
Whecho= 300 lbs x 15ft= 4500 lbF*ft
1HP=746W
63025
RPMinLbT
HP
×⋅
=
3.7124
RPMmNT
HP
×⋅
=
Sistema métrico
(SI)
1 WATT= N-m/s
RELACIÓN DE VELOCIDADES
La velocidad lineal de una banda/correa se mantiene
constante durante todo su recorrido por esto la
velocidad lineal en la polea uno es igual a la velocidad
lineal en la polea dos, conservándose la siguiente
relación:
1
2
2
1
N
N
D
D
=
RPMDiametro
mm
V correalineal ⋅=
min
.
22112211 NDNDRPMDRPMD ⋅=⋅→⋅=⋅

8
POTENCIA/RELACIÓN DE VELOCIDADES
Ejemplo:
Eje A
inlb
rpm
HP
TA ⋅=
×
= 108
1750
630253
inlb
HP
T
rpm
C ⋅=
×
=
=×
5.8633
9.21
630253
9.21
40
1
875
Eje C
Eje B
inlb
rpm
HP
T
rpm
in
in
N
N
D
D
B ⋅=
×
=
=×
=
216
875
630253
875
8
4
1750
1
2
2
1
3.7124
RPMmNT
HP
×⋅
=
POTENCIA/RELACIÓN DE VELOCIDADES
Ejemplo:
mN
HP
T
rpm
C ⋅=
×
=
=×
93.975
9.21
3.71243
9.21
40
1
875
Eje C
mN
rpm
HP
T
rpm
m
m
N
N
D
D
B ⋅=
×
=
=×
=
42.24
875
3.71243
875
2032.0
1016.0
1750
1
2
2
1
Eje B
mN
rpm
HP
TA ⋅=
×
= 21.12
1750
3.71243
Eje A
3.7124
RPMmNT
HP
×⋅
=
Tenemos un sistema típico de conducción, que
consiste
en un motor conectado a una caja reductora usando
una
transmisión por correa-polea.

9
EFICIENCIA
La perdida de transmisión de potencia en los componentes
es usualmente manifestada por medio de términos de
eficiencia.
( )
entradadePotencia
salidadePotencia
Eficiencia
..
..
. =η
Ejemplo ( )
entradadePotencia
salidadePotencia
Eficiencia
..
..
. =η
8633.5 * 0.65 = 5611.8 lb-in
El fabricante reporta los siguientes datos:
1. La transmisión por correa tiene una eficiencia del 93%
2. La caja reductora tiene una eficiencia del 70%
3. Eficiencia del sistema = 0,93*0.70 = 0.651 (65%)
….Procedimiento para calcular el torque para luego poder
obtener las fuerzas en cada eje............
inlbTA −=108
Eje A
inlb
rpm
HP
T
rpmN
HPHP
B −=
×
=
=
=×
9.200
875
6302579.2
875
79.293.3
2
Eje B
inlb
rpm
HP
T
rpmN
HPHP
c −=
×
=
=
=×
8.5611
9.21
6302595.1
9.21
95.170.79.2
3
Eje C
1.95/3=0.65 (65%)

10
Ejemplo ( )
entradadePotencia
salidadePotencia
Eficiencia
..
..
. =η
975.93 * 0.65 = 634.35 N-m
El fabricante reporta los siguientes datos:
1. La transmisión por correa tiene una eficiencia del 93%
2. La caja reductora tiene una eficiencia del 70%
3. Eficiencia del sistema = 0,93*0.70 = 0.651 (65%)
….Procedimiento para calcular el torque para luego poder
obteber las fuerzas en cada eje............
mNTA ⋅= 21.12
Eje A
mN
rpm
HP
T
rpmN
HPHP
B ⋅=
×
=
=
=×
71.22
875
3.712479.2
875
79.293.3
2
Eje B
mN
rpm
HP
T
rpmN
HPHP
c ⋅=
×
=
=
=×
35.634
9.21
3.712495.1
9.21
95.170.79.2
3
Eje C
1.95/3=0.65 (65%)
33 Cálculo de
fuerzas

11
FRICCIÓN Correas
ENGRANE
Piñón-Cadena
Ruedas dentadas
CLASIFICACIÓN GENERAL DE T.P
CORREAS EN V
-Soportan el desalineamiento.
-Transmisión múltiple.
-Absorbe las sacudidas ocasionadas por las
fluctuaciones de la carga, protegiendo de esta
forma al motor y a los rodamientos.
-La vibración y los niveles de ruido son bajos.
-El mantenimiento asi como su reemplazo, son
rápidos y fáciles.
-Alta eficiencia de transmisión.
-A medida que el torque incrementa la eficiencia
disminuye.
-Necesitan tensionarse.
Paredes Laterales
Cubierta
Fibras
Tensoras

12
CORREAS SINCRONICAS
-No hay deslizamiento como en las
correas en V
-No necesitan tensión inicial.
-Bajo mantenimiento, no necesitan
tensionarse.
-Se distribuyen los esfuerzos en los
dientes de las correas soportando alto
torque.
-Las cargas que reciben los
rodamientos son las mas bajas que en
cualquier transmisión por correa, debido
a su acción positiva por medio de
dientes.
-La eficiencia se incrementa a medida
que el torque incrementa.
-Compactas y de alta capacidad,
debido a poleas pequeñas, centros
cortos y correas angostas.
-Resisten la corrosión.
-Resisten el ataque de partículas
abrasivas.
-Pueden operar en condiciones de
alta humedad.
CORREAS
-Eficientes para altas
velocidades
-Transmitir grandes potencias
-Grandes fuerzas
-Distancia entre centros grandes
-Simplicidad
-Bajo costo inicial
Correas planas Correas Poly-V
-Alta flexibilidad
-Bajo nivel de ruido
-Buena distribución de carga
-Alta resistencia a la temperatura

13
VENTAJAS CORREAS vs CADENAS
•Las correas no requieren lubricación.
•Las transmisiones por correa
generalmente operan con menos ruido.
•Las correas planas pueden ser usadas
donde distancias entre centros,
extremadamente largas, hacen impractico
el uso de transmisiones por cadena.
•Las correas planas tienen mayores
ventajas para velocidades altas.
•Las transmisiones de correa sencillas,
aceptan mayor desalineamiento que
las transmisiones por cadena.
•Muchas transmisiones por correa son
menos costosos, para aplicaciones
donde se requiere una baja relación de
potencia.
DESVENTAJAS CORREAS vs CADENAS
•Las correas se dañan mas fácilmente con el aceite,
grasa y calor.
•Las correas no pueden ser usadas donde se
requiere una sincronización exacta de tiempo o
velocidad (a menos que se use una correa de
sincronización especial.
Imagenes extraidas de archivos de Gates Rubber Co.

14
ZONA DE CARGA EN UN RODAMIENTO
La dirección y magnitud de la carga define el
tipo de rodamiento que debe seleccionarse.
Cargas axiales
Cargas radiales
Cargas combinadas
Arreglos

15
Que afecta a los
rodamientos?
La fuerza
tangencial?
Como llegar a la fuerza tangencial?
→Libros
→Manuales (fabricantes)
→Programas de calculos
- SKF
- Maska
- Gates
- Carlisle
-Ídem anteriores
-SKF (cálculos de selección
+ fuerzas externas)
Desgaste y desalineación de poleas
Rolling bearings in industrial gearboxes (Manual SKF)
Kr = fuerza resultante de la correa,
N
M = Torque, N-mm
f = factor de tensión
r = Radio de la polea, mm
r
M
Kr f=

16
Tensiones en las correas
T0= Tensión inicial, estática
T1= Lado mas tensado = FT
T2= Lado menos tensado
FT = T1 - T2
α1= Angulo de abrazamiento de la polea menor
α2= Angulo de abrazamiento de la polea mayor
a= Distancia entre centros
T2
T1
T0
T0
T1=T2eµα1
T1+T2=2T0
a
DD
Cos
22
121 −
=




α
Polea Condutora
e=2,718182
µ=coeficiente de fricción
( ) ( )
a
DDDD
aL
42
2
2
1221 −
+
+
+=
π
Calculo de Ft teniendo velocidad y potencia
1000
11 ND
Vcorrea
⋅⋅
=
π Fradial
Ft=T
correa
t
V
P
NF
60000⋅
=
Vcorrea →→→→ Velocidad correa (m/min)
D1 →→→→ Diametro conductor (mm)
N →→→→ Velocidad de giro conductora (rpm)
correa
t
V
P
lbF
⋅
=
33000
Ft →→→→ Fuerza tangencial (N)
P →→→→ Potencia (Kw)
Vcorrea →→→→ Velocidad correa (m/min)
Ft →→→→ Tensión correa (lb)
P →→→→ Potencia (HP)
Vcorrea →→→→ Velocidad correa (ft/min)
Fuerza tangencial = Tensión correa
Vcorrea

17
Ejemplo
Se tiene un ventilador industrial, este es
accionado por un motor (100HP=74.57kw a
3600rpm) , que le transfiere la potencia por
medio de un sistema de correa-polea
sencillo (D1=600mm, D2=300mm).
Calcular la fuerza tangencial.
correa
t
V
P
NF
60000⋅
=
N
kw
Ft 32.659
6786
6000057.74
=
⋅
=
min
6786
1000
3600600
1000
11
m
V
ND
V
correa
correa
=
⋅⋅
=
⋅⋅
=
π
π
Tensión estatica (inicial)
1. Medir “t” la longitud tirante (Span length)
plgmenor,poleadiametrod
plgmayor,poleadiametroD
plgcentros,entredistanciac
125.01
2
=
=
=













 −
−=
c
dD
ct
Hasta 30 lbs
lbs
plg
2. Posicionar los anillos

18
www.skfptp.com
www.skfptp.com
Sincrónicas
8:1
:1

19
Ejemplo
Tenemos un motor de 10
HP que va ha activar una
bomba centrifuga en
servicio continuo. El motor
tiene una velocidad de 1750
RPM y la velocidad deseada
de la bomba es de 1635
RPM. Con una distancia
entre centro de 38”.
La polea del motor tiene un
diametro de 5.6” y la de la
bomba 6”
seg
in
V
ND
V
correa
correa
12.513
60
17506.5
1000
11
=
⋅⋅
=
⋅⋅
=
π
π
HP
Rpm del conductor y del conducido
Distancia entre centros
Necesitamos

20
Desgaste en poleas
• Reduce la vida de las correas: - Desgastando sus paredes o esquinas
- Quemándolas o endureciéndoles las
paredes laterales o la cuerda inferior.
• Transmisión demasiado ruidosa
• Aumentan los costos de mantenimiento
• Disminuye la eficiencia
• Aumenta las fuerzas sobre los rodamientos
Imagenes extraidas de archivos de Gates Rubber Co.
Alineación correcta de polea y correa
•Aumentar la vida del rodamiento
•Aumentar el tiempo operativo, la
efectividad y productividad de la
maquinaria
•Reducir el desgaste en las poleas y las
correas
•Reducir la fricción y, por lo tanto, el
consumo energético
•Reducir el ruido y las vibraciones
•Reducir los costes de sustitución de los
componentes y las paradas de la
maquinaria

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