En este artículo vamos a explicar cómo funcionan, para qué sirven y los diferentes tipos de sistemas de poleas, como también sus partes.
Qué es una polea
Una polea es una máquina simple y un dispositivo mecánico de tracción que sirve para transmitir una fuerza. Consiste en una rueda con un canal en su periferia, por el cual pasa una cuerda que gira sobre un eje central. Este concepto físico nos permite formar conjuntos (aparejos o polipastos).
Para qué sirve una polea
La polea más común sirve en su uso más básico para levantar objetos utilizando una fuerza total menor a la que ejercemos sin ella. Cuando es utilizada en conjunto con otra polea, creando un sistema, lo llamamos aparejo o polipasto.
Sirve para reducir el rozamiento en los cambios de dirección o redirigir la dirección en la que empleamos la fuerza y ejercer menos fuerza necesaria para levantar el mismo peso. Por ejemplo: Las poleas utilizadas en los tendederos de ropa.
Partes de un sistema de poleas
La configuración más básica de la polea es compuesta por tres partes:
- La llanta: Tiene forma redonda, es una zona exterior de la polea y su constitución es esencial, ya que se adaptará a la forma de la soga que alberga. Permite a la soga o correa posar parcialmente sobre ella y reducir el rozamiento de la misma.
- El cuerpo: Las poleas están formadas por una pieza maciza cuando son de pequeño tamaño. Cuando sus dimensiones aumentan, irán provistas de nervios y/o brazos que generen la polea, uniendo el gancho con la llanta.
- El gancho: Parte esencial de la polea, ya que nos permite engancharla a una estructura que soporte parte del peso total y nos ayude a reducir el esfuerzo empleado para levantar un objeto.
Tipos de poleas
Poleas simples
Esta es la forma más fácil de emplearlas, ya que consta de utilizar solo una polea fija, esta no tiene ganancia mecánica, es decir: Si un objeto ejerce 50 Newtons de fuerza hacia el suelo, por la fuerza de gravedad y su masa, se requieren los mismos 50 Newtons para levantarlo.
Poleas móviles
En esta forma se pueden utilizar una sola polea móvil o dos poleas (una de ellas fija y la otra es móvil). Estas tienen la capacidad de desplazarse hacia arriba o hacia abajo, según el momento en el que se encuentre la carga. La fuerza necesaria para levantar un objeto es menor al que se genera por la gravedad, ya que para poder levantar un objeto se necesita la mitad de la fuerza que ejerce este sobre el suelo. Existe una pequeña desventaja y esta es que la distancia que tiene que recorrer la cuerda es el doble de la altura deseada.
Polipastos
Los polipastos son la combinación de poleas fijas y móviles recorridas por una sola cuerda. Estos sistemas permiten levantar objetos que tienen grandes cargas, ya que con cada polea que se acople se disminuye la fuerza necesaria para levantarlo.
Dentro de los polipastos podemos encontrar 2 subtipos diferentes:
- Aparejo potencial: Está compuesto por una polea fija y dos o más poleas móviles. Aunque este tipo es muy útil, tiene una desventaja y esta es que la altura máxima de levantamiento está dada por la distancia de las dos primeras poleas.
- Aparejo factorial: Cuenta con un número par de poleas, la mitad son fijas y la otra mitad son móviles. La fuerza que se tiene que emplear depende de cuántas poleas móviles se coloquen.
Por la forma de sus ranuras
Esta clasificación es bastante sencilla, ya que están pensadas para dos diferentes objetos de transmisión: para cuerdas y para bandas.
- Para cuerdas: Solo existe un tipo de ranura y es semicircular.
- Para bandas: Encontramos tres tipos diferentes de ranuras las estriadas, planas y trapezoidales. Cada una de estas pensada para acoplarse correctamente a las diferentes formas de las bandas que se utilizan.
Por forma física
- Escalonada: Este tipo de poleas se colocan principalmente para transmisiones de máquinas para poder variar la velocidad debido a la diferencia de diámetros.
- Doble, Triple y Cuádruple: Básicamente, son algunas poleas colocadas en paralelo sobre la misma estructura. Podemos encontrar desde dos, tres y hasta cuatro poleas colocadas simultáneamente. Estas se utilizan regularmente para hacer un arreglo de un polipasto de una manera más sencilla.
- Autobloqueante: Este tipo de polea solo se puede utilizar para subir las cargas, ya que una vez que se jala la cuerda es imposible regresar o bajarla porque tiene un mecanismo que bloquea esa parte de la polea.
- Múltiples ranuras: Por lo regular, se utilizan para grandes cargas en sistemas de transmisión. Dentro de este tipo podemos encontrar poleas con dos o tres ranuras y esto se debe a que se distribuye la carga entre el número de ranuras. Por ejemplo, en un sistema donde se necesite una gran fuerza para mover, si solo tenemos una banda colocada, esta se patina porque no es capaz de aguantar la carga.
- Dentada: Este tipo de polea está diseñada para ser utilizada en sistemas de transmisión en donde no puede existir ningún deslizamiento de la correa, también son utilizadas cuando dos ejes están separados a tal distancia que no es posible colocar tanto económicamente como técnicamente una transmisión con engranajes.
- Excéntrica: Este tipo de poleas son para aplicaciones más concretas y personalizadas, ya que dependiendo de la posición en la que se encuentre esta polea, se necesitará aplicar una mayor o menor fuerza que la resistencia que ejerce el objeto.
Cómo funciona una polea
La polea más común funciona descansando toda la polea sobre un parante o estructura que pueda soportar el peso de la polea y del objeto que vamos a levantar. Una vez colgada, la polea está lista para albergar una cuerda o correa con la que podremos levantar un objeto pesado.
Gracias al elemento físico que emplea la polea, cuando la soga se posa sobre el disco nos permite desplazar grandes fuerzas a cualquier dirección y reducir la fricción ejercida en la soga, que funciona como vehículo para transmitir la fuerza indirectamente y reducirla logrando menor esfuerzo para levantar objetos.
