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Diseño de una Transmisión de Movimiento con Banda Trapezoidal: Un Estudio de Caso, Apuntes de Teoría de Máquinas

Un estudio de caso práctico sobre el diseño de una transmisión de movimiento con banda trapezoidal. Se explica la nomenclatura, clasificación, componentes y materiales de las bandas en v, así como el proceso de ajuste de tensión y las ventajas y desventajas de este tipo de transmisión. El documento incluye un ejercicio de diseño detallado, donde se calcula la potencia efectiva transmitida, la velocidad de la polea conducida, los diámetros de las poleas, la distancia entre centros, el par de torsión y el factor de seguridad.

Tipo: Apuntes

2024/2025

Subido el 31/03/2025

yessi-2002
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Objetivo de la actividad:
El objetivo de esta actividad es realizar el diseño detallado de una transmisión de
movimiento con banda trapezoidal. Para ello, se identifican los elementos que
conforman este tipo de transmisión y se aplica el procedimiento de diseño a través
del análisis y resolución de un ejemplo práctico.
1. ¿Qué es y cuáles son las características de una banda en V?
Según Shigley, las bandas en V son elementos de transmisión de potencia que
funcionan mediante fricción y permiten la transferencia eficiente de energía
mecánica entre ejes paralelos. Son ampliamente utilizadas debido a su capacidad
de autorretención en las ranuras de las poleas, lo que reduce el deslizamiento y
mejora la eficiencia.
Características:
Sección trapezoidal: Permite un mejor acoplamiento en la polea,
aumentando el área de contacto.
Mayor fricción: Gracias al efecto de cuña que se genera en las ranuras de la
polea.
Reducción de la tensión necesaria: En comparación con las bandas
planas, debido a la autorretención en la polea.
Flexibilidad: Se pueden usar en diferentes configuraciones sin necesidad de
engranajes o cadenas.
Capacidad de absorción de vibraciones y golpes: Reducen el impacto de
cargas dinámicas.
2. Nomenclatura de las Bandas en V
Shigley define la nomenclatura basada en estándares internacionales como
ANSI/RMA y DIN:
Bandas en V Clásicas: A, B, C, D, E (ancho creciente).
Bandas Fraccionarias: 2L, 3L, 4L, 5L (para baja potencia).
Bandas Estrechas: 3V, 5V, 8V (mayor capacidad de carga).
Bandas Sincrónicas (Dentadas): XPZ, XPA, XPB, XPC (mejor flexibilidad y
eficiencia).
Bandas de Alto Rendimiento: SPZ, SPA, SPB, SPC.
Las dimensiones de estas bandas están normalizadas y dependen de su aplicación
y potencia transmitida.
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Objetivo de la actividad: El objetivo de esta actividad es realizar el diseño detallado de una transmisión de movimiento con banda trapezoidal. Para ello, se identifican los elementos que conforman este tipo de transmisión y se aplica el procedimiento de diseño a través del análisis y resolución de un ejemplo práctico.

1. ¿Qué es y cuáles son las características de una banda en V? Según Shigley , las bandas en V son elementos de transmisión de potencia que funcionan mediante fricción y permiten la transferencia eficiente de energía mecánica entre ejes paralelos. Son ampliamente utilizadas debido a su capacidad de autorretención en las ranuras de las poleas, lo que reduce el deslizamiento y mejora la eficiencia. Características:Sección trapezoidal: Permite un mejor acoplamiento en la polea, aumentando el área de contacto.  Mayor fricción: Gracias al efecto de cuña que se genera en las ranuras de la polea.  Reducción de la tensión necesaria: En comparación con las bandas planas, debido a la autorretención en la polea.  Flexibilidad: Se pueden usar en diferentes configuraciones sin necesidad de engranajes o cadenas.  Capacidad de absorción de vibraciones y golpes: Reducen el impacto de cargas dinámicas. 2. Nomenclatura de las Bandas en V Shigley define la nomenclatura basada en estándares internacionales como ANSI/RMA y DIN:  Bandas en V Clásicas: A, B, C, D, E (ancho creciente).  Bandas Fraccionarias: 2L, 3L, 4L, 5L (para baja potencia).  Bandas Estrechas: 3V, 5V, 8V (mayor capacidad de carga).  Bandas Sincrónicas (Dentadas): XPZ, XPA, XPB, XPC (mejor flexibilidad y eficiencia).  Bandas de Alto Rendimiento: SPZ, SPA, SPB, SPC. Las dimensiones de estas bandas están normalizadas y dependen de su aplicación y potencia transmitida.

3. Clasificación de las Bandas en V Según su diseño estructural: 1. Envolventes: Cubiertas con tela para mayor resistencia a la abrasión. 2. Dentadas: Con cortes transversales internos que aumentan la flexibilidad y disipación de calor. 3. Estrechas: Diseñadas para transmisiones de alta velocidad y potencia. 4. Múltiples o Combinadas: Varias bandas unidas en paralelo para mayor estabilidad. 5. Sin Fin: No tienen uniones, evitando puntos débiles en la estructura. Según su aplicación:Industriales: Ventiladores, bombas, compresores.  Automotrices: Alternadores, sistemas de dirección asistida.  Agrícolas: Tractores y maquinaria de cosecha.  Alto rendimiento: Procesos de alta exigencia mecánica. 4. Componentes de una Transmisión de Banda en VBanda en V: Elemento transmisor de potencia.  Poleas: Elementos que guían y transmiten el movimiento a la banda.  Ejes de transmisión: Soporte mecánico de las poleas.  Cojinetes: Reducen la fricción en los ejes.  Tensores: Permiten ajustar la tensión de la banda para evitar deslizamientos.  Soportes estructurales: Montaje del sistema. 5. Tipos de Poleas para Bandas en V Poleas de canal simple: Diseñadas para una sola banda en V.

  1. Medición con tensiómetros: Se usa un dispositivo para verificar la tensión recomendada por el fabricante. Un ajuste incorrecto puede generar deslizamiento, desgaste prematuro o fallos en la transmisión. 9. Dónde Comprar Componentes de una Transmisión con Bandas en V  Proveedores industriales especializados.  Distribuidores de marcas reconocidas como Gates, Continental, SKF.  Tiendas en línea de componentes mecánicos.  Ferreterías industriales con sección de transmisión de potencia. 10. Ventajas y Desventajas de las Transmisiones con Bandas en V Ventajas:  Transmisión suave y silenciosa.  No requiere lubricación.  Capacidad de absorber golpes y vibraciones.  Menor mantenimiento comparado con cadenas y engranajes.  Fácil instalación y reemplazo. Desventajas:  Menos eficiente que una transmisión por engranajes o cadena.  Puede deslizarse si la tensión no es la adecuada.  Vida útil limitada en ambientes extremos. 11. Aplicaciones de una Transmisión con Banda en VIndustria manufacturera: Bombas, ventiladores, compresores.  Sector automotriz: Motores, alternadores, sistemas de dirección asistida.  Maquinaria agrícola: Tractores y cosechadoras.  Electrodomésticos: Lavadoras, secadoras.  Equipos de climatización: Ventiladores industriales y aire acondicionado.

Estas transmisiones son preferidas cuando se requiere una solución económica, de bajo mantenimiento y confiable para la transmisión de potencia en distancias cortas a medias.

4. Ejercicio de diseño (Desarrollo detallado del problema, cálculos y justificación técnica)

2. Velocidad de la Polea Conducida Usando la relación de transmisión de 0.58, y la velocidad del motor de 800 rpm, la velocidad de la polea conducida se calcula como: n_conducida = 800 rpm × 0.58 = 464 rpm 3. Selección de la Banda en "V" La banda seleccionada es una banda 5V, la cual puede manejar la potencia de 22.5 hp con un factor de servicio de 1.2. La longitud de paso de la banda es aproximadamente 92 pulgadas, según las especificaciones estándar. 4. Diámetros de las Poleas La relación de transmisión es 0.58, por lo que si se supone que el diámetro de la polea motriz es de 10 pulgadas, el diámetro de la polea conducida será: d_conducida = 10 pulgadas ÷ 0.58 = 17.24 pulgadas

  1. Distancia entre Centros La distancia entre los centros de las poleas se calcula utilizando la longitud de paso de la banda. Para una banda 5V con longitud de paso de 92 pulgadas, la distancia entre centros es aproximadamente 29.25 pulgadas. 6. Número de Bandas Dado que la potencia transmitida es de 22.5 hp, se utilizará una sola banda 5V para esta transmisión, ya que esta banda es capaz de manejar dicha potencia. 7. Cálculo del Par de Torsión El par de torsión se calcula utilizando la fórmula: T = (P × 5252) ÷ n Sustituyendo los valores: T = (22.5 × 5252) ÷ 800 = 146.25 lb-ft 8. Potencia Admisible y Potencia de Trabajo Real La potencia admisible por la transmisión es de 25 hp, lo que es suficiente para manejar la potencia de trabajo real de 22.5 hp. 9. Factor de Seguridad El factor de seguridad es 1.2, lo que asegura que la transmisión operará de manera segura bajo condiciones de carga máxima. 10. Vida Útil de la Banda La vida útil estimada de la banda es de aproximadamente 5000 horas de operación, dependiendo de las condiciones de trabajo y el mantenimiento de la transmisión.

Esquema de la Transmisión…….pendiente El esquema de la transmisión incluye los siguientes componentes:

  • Motor de 25 hp
  • Polea motriz de 10 pulgadas
  • Banda 5V (longitud de paso 92 pulgadas)
  • Polea conducida de 17.24 pulgadas
  • Distancia entre centros de 29.25 pulgadas