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¿Qué es un Muelle de Compresión?

Un muelle de compresión, también conocido como muelle helicoidal de compresión, es un dispositivo fabricado típicamente en metal, que ejerce una fuerza al ser comprimido y almacena energía en el proceso.

Estos muelles son comúnmente utilizados para generar una fuerza que empuja un objeto en sentido contrario. La fuerza reactiva del muelle se emplea para amortiguar impactos o soportar cargas en dirección opuesta.

Aplicaciones para Muelles de Compresión

Los muelles de compresión se utilizan en una gran variedad de aplicaciones.

1. Material de Papelería

El ejemplo de uso más conocido es el de la papelería, donde el muelle de compresión es el resorte de la punta de un bolígrafo. La fuerza de reacción del muelle de compresión se utiliza para devolver la mina del bolígrafo.

2. Mobiliario

También se utilizan en mecanismos de amortiguación como cierrapuertas, colchones de muelles y sofás.

3. Industria del Automóvil

En la industria del automóvil, se utilizan en los sistemas de suspensión de los vehículos. Así se absorben las vibraciones y los choques entre la carrocería del vehículo y los neumáticos, mejorando el confort de marcha.

4. Maquinaria Industrial

También se utilizan como amortiguadores y absorbentes de vibraciones en maquinaria y equipos industriales. La maquinaria industrial funciona a altas velocidades, lo que provoca choques y vibraciones en los elementos de la máquina. Los muelles de compresión se utilizan como amortiguadores de los elementos móviles y las estructuras de la máquina.

5. Juegos Infantiles e Instalaciones de Ocio

También se utilizan en parques infantiles e instalaciones de ocio. Se utilizan en saltos de parques infantiles, columpios y camas elásticas. En estos parques infantiles, los muelles de compresión se comprimen bajo el peso y la fuerza, y su fuerza de repulsión crea un elemento de diversión y juego.

Principio de los Muelles de Compresión

Los muelles de compresión funcionan siguiendo el principio de la ley de Hooke, que establece una relación proporcional entre la fuerza aplicada y la compresión o elongación del muelle. Esta relación está descrita por la ecuación “F = kx”, donde “F” es la fuerza, “k” es la constante del muelle y “x” es el desplazamiento.

El comportamiento del muelle obedece a la ley de Hooke, lo que significa que a medida que se comprime o estira el muelle, la fuerza que ejerce también varía proporcionalmente. La constante “k” del muelle representa su rigidez, siendo un valor mayor indicativo de un muelle más rígido.

Estos muelles son utilizados principalmente en condiciones de carga estática, donde la fluctuación de la carga es insignificante. Bajo esta condición, la tensión admisible del muelle no suele ser un problema, siempre que no exceda el límite elástico del material.

Para garantizar la seguridad y durabilidad del muelle, se debe tener en cuenta la relación entre el esfuerzo de torsión admisible y el diámetro del alambre, específico para cada tipo de material. Se recomienda utilizar los muelles de compresión en entornos donde la tensión máxima en el momento de su uso no exceda el 80% de la tensión de torsión admisible establecida.

Tipos de Muelles de Compresión

Existen dos tipos principales de muelle de compresión: muelles helicoidales de paso igual y muelles helicoidales de paso desigual. Se utilizan de forma diferente según la carga aplicada y la función requerida.

1. Muelle Helicoidal de Paso Igual

Se trata de un muelle de forma cilíndrica perfecta. La relación entre la carga y la deformación aplicada a un muelle es generalmente lineal. Como la relación entre carga y deformación es lineal, es fácil diseñar un muelle formulando la relación entre ambas.

Sin embargo, hay que tener en cuenta que los muelles reales tienden a desviarse de los valores calculados en las regiones por debajo del 30% y por encima del 70% de la deformación total. Esto se debe al hecho de que cuando el muelle se comprime, la adherencia comienza en ambos extremos y el número efectivo de vueltas cambia.

Los muelles helicoidales de paso igual se utilizan en suspensiones de automóviles y teclados de ordenador.

2. Muelle Helicoidal de Paso Desigual

Son muelles que no tienen una forma cilíndrica perfecta. Existen muelles helicoidales cónicos, muelles helicoidales de pandeo y muelles helicoidales de pinzamiento. Básicamente, la relación entre la carga aplicada al muelle y la deflexión no es lineal.

Un muelle helicoidal cónico es un muelle helicoidal con forma cónica y tiene la característica de que las partes helicoidales no interfieren entre sí cuando se comprimen. Un muelle helicoidal con forma de comba es un muelle helicoidal con forma de comba y se utiliza cuando es necesario reducir el espacio en ambos extremos.

Un muelle con forma de bisagra es un muelle de espiral con forma de bisagra y tiene la ventaja de evitar interferencias cerca del centro cuando se comprime. Los muelles helicoidales de paso desigual se utilizan para muelles de contacto en cajas de pilas y asas de filtros de café.

¿Cómo Elegir un Muelle de Compresión?

A la hora de seleccionar un muelle de compresión, es necesario tener en cuenta los distintos valores que presenta cada muelle. En el caso de los muelles helicoidales de compresión, son importantes la constante del muelle, la longitud libre y el diámetro exterior.

El rango en el que se puede utilizar un muelle de compresión va desde la posición de la longitud libre hasta la longitud máxima de compresión permitida, por lo que hay que tenerlo en cuenta a la hora de seleccionar un muelle de compresión. Además, cuando los muelles de compresión se instalan en equipos, deben fijarse en ambos extremos a las piezas a las que van unidos. La selección se basa en la forma de estas piezas, etc.

¿Qué son las Arandelas Metálicas?

Las arandelas metálicas son piezas esenciales utilizadas entre la superficie de fijación y el elemento de fijación, como tornillos y pernos. Al distribuir la fuerza sobre una mayor superficie, proporcionan una fijación más estable y reducen las posibilidades de aflojamiento.

Existen dos tipos principales de arandelas metálicas: las arandelas planas, que tienen una forma de disco con un agujero en el centro; y las arandelas elásticas, que tienen un corte y torsión en su superficie. A diferencia de las arandelas planas, las arandelas elásticas tienen una estructura similar a un muelle que impide que el tornillo se salga, aumentando aún más la seguridad de la fijación.

Usos de las Arandelas Metálicas

Las arandelas metálicas son fundamentales para evitar que los tornillos se caigan, especialmente cuando el tamaño del tornillo es pequeño en comparación con el orificio. Su uso ayuda a estabilizar el tornillo y aumenta el área de contacto para una fijación más segura y menos propensa a aflojarse.

Estas arandelas se pueden emplear junto con tornillos y arandelas planas. El orden de colocación sería el siguiente: tornillo, arandela elástica, arandela plana y, finalmente, el componente a fijar.

Las arandelas elásticas nº 2 son comúnmente utilizadas en aplicaciones generales, mientras que las nº 3, con un diámetro exterior mayor y mayor espesor, son más adecuadas para cargas pesadas.

Principios de las Arandelas Metálicas

Como el tamaño de la cabeza del tornillo es limitado en relación con el diámetro del tornillo, el área sobre la que se aplica la fuerza de sujeción del tornillo al componente cuando el tornillo se inserta en el orificio roscado y se sujeta es muy limitada. Para aumentar la superficie sobre la que se aplica esta fuerza y sujetar el componente con mayor firmeza, es necesario aumentar la superficie sobre la que se aplica la fuerza de apriete. La función más importante de las arandelas metálicas es esta “sujeción estable del tornillo gracias al aumento de la superficie de la fuerza de apriete aplicada y a su efecto”.

Además, una arandela elástica, que es una arandela plana con un recorte en ella para hacerla similar a un muelle, tiene el efecto de evitar que el tornillo se caiga porque la parte recortada encaja en la ranura del muelle y la fuerza de repulsión del muelle entre el miembro y el tornillo empuja al miembro y al tornillo contra la fuerza de fijación del tornillo, evitando así que se caiga.

¿Qué son los Separadores de Rodamientos?

Los separadores de rodamientos son componentes utilizados para fijar los rodamientos. Generalmente, los rodamientos se montan insertando el eje en el diámetro interior y fijando el diámetro exterior en el alojamiento. En esta configuración, la anchura del anillo interior y del anillo exterior se fijan axialmente.

En algunos casos, se utilizan espaciadores como método para fijar el eje en dirección axial. Estos espaciadores son componentes cilíndricos disponibles tanto para los anillos interiores como exteriores y se adquieren por separado.

Los espaciadores se encuentran en diferentes tamaños y se pueden adquirir directamente del fabricante de rodamientos o de otros fabricantes. En caso de no requerir un uso especial, es posible seleccionar y comprar el tamaño adecuado para la aplicación deseada.

Aplicaciones para Separadores de Rodamientos

Los separadores de rodamientos se utilizan para mantener la anchura del anillo interior o exterior del rodamiento, colocándolos en contacto justo al lado del rodamiento.

Sin embargo, por lo general, estos separadores no se utilizan solos para sujetar el rodamiento. Se combinan con otros componentes de fijación, como pasadores de sujeción del rodamiento.

Por ejemplo, si un rodamiento de bolas debe fijarse a una pieza con un orificio roscado predeterminado utilizando un pasador de sujeción de rodamientos y un espaciador, se dispone y utiliza de la siguiente manera.

Inserte el rodamiento y el espaciador en el pasador de sujeción del rodamiento en este orden. A continuación, alinee la parte roscada del pasador de sujeción con el orificio roscado de fijación y atorníllelo. Por último, compruebe la posición del espaciador y apriételo al par especificado.

Principio de los Separadores de Rodamientos

Los separadores de rodamientos tienen una forma cilíndrica simple. El anillo separador interior tiene un diámetro interior que coincide con el diámetro interior del rodamiento, mientras que el anillo separador exterior tiene un diámetro exterior que coincide con el diámetro exterior del rodamiento, de modo que la anchura del rodamiento puede mantenerse sin contacto con el eje o el alojamiento.

Las dimensiones del diámetro exterior del anillo espaciador interior y las dimensiones del diámetro interior del anillo espaciador exterior son las especificadas para el rodamiento aplicable. Este dimensionado no afecta a la lubricacion en el interior del rodamiento.

El uso de espaciadores permite montar rodamientos sin mecanizar geometrías especiales en el eje o en el elemento de alojamiento. Por ejemplo, si un rodamiento y un pasador de sujeción se montan solos en una placa plana con agujeros roscados, el rodamiento no se puede presionar en dirección axial. Incluso si se aprieta el pasador de sujeción hasta que la cara del extremo del rodamiento esté en contacto con la placa plana, la anchura de los anillos interior y exterior del rodamiento entrarán en contacto con la placa plana y el rodamiento no girará suavemente.

Insertando un separador de rodamientos para el anillo interior entre la placa plana y el rodamiento, el anillo interior del rodamiento puede ser sujetado por el separador y el pasador de sujeción, permitiendo una rotación suave del rodamiento.

¿Qué son los Cables Puente?

Los cables puente son elementos esenciales para cortocircuitar o conectar dos puntos en circuitos electrónicos y placas de control.

Se utilizan en placas de circuitos impresos, paneles de control y protoboards experimentales. Pueden cortocircuitarse o abrirse entre dos puntos con una simple operación, por lo que suelen utilizarse para evaluar el diseño de circuitos. Cables puente también se utilizan para conmutar fácilmente entre varios circuitos.

Usos de los Cables Puente

Los cables puente se utilizan en circuitos eléctricos. Los usos específicos son los siguientes:

• Para comprobar el funcionamiento de los circuitos eléctricos en caso de avería.
• Para evaluar el funcionamiento de placas de circuitos impresos y paneles de control
• Para realizar experimentos con protoboards
• Para configurar operaciones en placas de circuitos impresos

Utilizado principalmente para cambios de configuración no rutinarios de circuitos eléctricos. El uso de cables puente en un lugar incorrecto puede provocar un cortocircuito en el circuito de alimentación y es muy peligroso. Cuando utilice cables puente, compruebe minuciosamente el esquema del circuito y las instrucciones de funcionamiento antes de fijarlos en los puntos necesarios.

Principio de los Cables Puente

Los cables puente suelen estar fabricados con alambre aislado con vinilo. Estos cables cuentan con un núcleo de cobre recubierto de una capa de vinilo para proporcionar aislamiento. Dependiendo de la aplicación, el núcleo puede ser trenzado o monofilar.

En los extremos de los cables puente se pueden colocar diversos accesorios, como pinzas, terminales redondos o conectores para placas de circuito impreso, adaptados a las necesidades específicas de cada uso.

La longitud de los cables puente varía según la aplicación, aunque la mayoría de los productos tienen longitudes menores a 1 metro, ya que suelen emplearse para realizar cortocircuitos puntuales a mano. Estos cables son de gran utilidad en situaciones que requieren conexiones rápidas y no rutinarias.

Tipo de Cables Puente

Los cables puente tienen distintos tipos de terminales. Los cables puente con terminales o pinzas en ambos extremos también se denominan “cables puente”. Hay muchos tipos diferentes de terminales de cables de puente, los siguientes son ejemplos de terminales típicos.

1. Terminal de Clavija Macho

Son cables puente con una clavija en el extremo. Se pueden insertar fácilmente en placas de prototipos y zócalos hembra y no interfieren con otros cables aunque se inserten uno al lado del otro; se utilizan en placas de microcontroladores con zócalos hembra, como la Arduino Uno.

2. Terminales Hembra

Tiene conectores de patillas y las tomas se solapan exactamente. Se pueden insertar fácilmente cables de puente macho, por ejemplo, utilizados en placas de microcontroladores con terminales de clavija como la RaspberryPi.

3. Terminales de Pinza

Son cables puente con un clip metálico en el extremo. El cable de puente puede conectarse y desconectarse fácilmente enganchándolo entre los clips. Puede utilizarse, por ejemplo, para conectar cables de puente de distintos grosores.

Hay distintos tipos de cables de puente, como los extremos “macho” y “hembra” o los extremos “hembra” para un solo cable de puente. Los puentes en forma de U se utilizan a veces cuando las dos puntas están equidistantes, como en una protoboard.

Más Información sobre Cables Puente

1. Color de los Cables Puente

Los cables puente de dos y cuatro hilos se utilizan a menudo, sobre todo en los tableros de bornes telefónicos, y para designar el color se emplea la siguiente terminología:

• Para 2 hilos, rojo-blanco (caro), oro (azul-blanco), amarillo-blanco (kilo), naranja-blanco (daro), etc.
• En 4 núcleos, azul-blanco-amarillo-gris es “orokine”, rojo-blanco-negro-verde es “karokumi”, etc.

Aunque existe un orden de colores comúnmente utilizado, no está definido como estándar. Se utilizan para facilitar la comprensión desde el punto de vista del mantenimiento.

2. Ajuste de las Constantes del Circuito Utilizando una Protoboard

Las placas de pruebas y los cables puente se utilizan a veces para determinar las constantes óptimas de los circuitos electrónicos. Tambien pueden ser utilizados cuando el circuito diseñado se monta en una protoboard para verificar su funcionamiento.

Las breadboards son placas con agujeros espaciados uniformemente para insertar elementos electrónicos. Estos orificios se utilizan para montar un circuito con componentes y realizar experimentos.

Supongamos que se quiere comprobar si 0, 1, 2 o 3 KΩ es la mejor constante para una determinada resistencia en un circuito. En primer lugar, se colocan las tres resistencias en serie con 1 KΩ para comprobar su funcionamiento. Después, conectando un cable puente a cada resistencia sucesivamente, se comprueba su funcionamiento como 0, 1 y 2 KΩ. Lo anterior facilita la obtención de cuatro resultados experimentales diferentes.

¿Qué son los Pasadores Guía?

Los pasadores guía son clavijas utilizadas para asegurar la alineación entre la PCB o pieza de trabajo y el molde durante el punzonado de prueba o corte. Se fijan en un lado del molde y garantizan que la PCB o pieza de trabajo permanezcan en su posición adecuada. Sin los pasadores guía, la alineación podría desajustarse, dificultando el procesado de la PCB o pieza según lo deseado. Estos pasadores están disponibles en diferentes materiales, formas y posiciones, y su cantidad puede variar entre dos o tres, según sea necesario.

Usos de los Pasadores Guía

Los pasadores guía son componentes esenciales para alinear con precisión la pieza de trabajo con la plantilla o máquina de procesamiento durante el corte de prueba de la placa de circuito impreso. En placas de una sola cara, se suelen montar dos pasadores guía en posición diagonal, conocidos como guías principales. Por otro lado, en placas de doble cara y multicapa, se utilizan tres pasadores guía para evitar desplazamientos. Un pasador se monta en diagonal y otro en posición triangular en ángulo recto, a veces denominado patilla de subguía. Estos pasadores son vitales para garantizar una alineación precisa y un corte exitoso durante el proceso.

Principio de los Pasadores Guía

La función de los pasadores guía es alinear el molde o la plantilla de la pieza con la placa de circuito impreso o la pieza que se va a mecanizar. La estructura está diseñada para alinear los pasadores en el lado del molde/plantilla e insertarlos en los orificios de inserción (orificios guía) del material que se va a procesar.

Tipos de Pasadores Guía

Dado que existen muchos tipos diferentes de pasadores guía, es importante seleccionar el adecuado para cada aplicación.

1. Clasificación Según el Material

Los pasadores guía son pasadores de guía importantes y deben estar fabricados con materiales resistentes al desgaste tras un uso repetido. Algunos ejemplos son el hierro (SKS), el acero inoxidable (SUS) y el aluminio. Muchos suelen estar endurecidos para evitar el contacto.

2. Clasificación Según la Forma de la Punta

Las puntas de los pasadores guía son redondeadas para no dañar la placa de circuito impreso cuando se coloca en el molde. Otras formas son los pines cónicos, esféricos, planos y en forma de diamante.

Las distintas formas tienen características diferentes, como la facilidad de inserción y extracción de la pieza, por lo que es importante utilizar la correcta para cada aplicación.

Más Información sobre los Pasadores Guía

1. Diferencia entre Pasadores Guía y Pasadores de Apoyo

Los pasadores guía suelen tener una terminología similar a la de los pasadores de apoyo y los casquillos guía, pero sus funciones son muy diferentes.

Pasador Guía
Los pasadores guía tienen la función de agarrar y sujetar la pieza en el interior de la máquina de torno. Generalmente, la pieza no se desvía en las proximidades del plato, pero a cierta distancia de él, el propio peso de la pieza hace que se desvíe.

Por lo tanto, los pasadores guía se utilizan para sujetar la pieza a fin de evitar que se desvíe y mantener la precisión del mecanizado en el torno.

Pasadores de Apoyo
Los pasadores de apoyo, por su parte, se utilizan para ajustar la longitud con pasadores de apoyo. Algunos ejemplos típicos son el ajuste de longitudes de tuberías en obras de construcción de andamios.

2. Medidas Medioambientales 

Los pasadores guía para troqueles de prensas requieren una gran cantidad de aceite lubricante para evitar el agarrotamiento, y muchos pasadores guía tienen ranuras para el aceite.

En respuesta a los recientes problemas medioambientales, muchos fabricantes han conseguido pasadores guía sin lubricación incrustando lubricante sólido en estos pasadores guía ranurados en forma de espiral.

3. Holgura entre el Pasador Guía y el Orificio Guía

La combinación de pasadores guía y orificios de inserción de los pasadores guía (orificios guía) en la placa de circuito impreso puede cambiar al variar el grosor de la placa de circuito impreso.

Si la PCB es más delgada, el traqueteo entre el pasador guía y el orificio guía puede aumentar, y dependiendo del material de la PCB, la propia PCB puede flexionarse fácilmente cuando se retira del pasador después del procesamiento, haciendo imposible retirarla del pasador guía correctamente y posiblemente dañando la PCB como resultado. Esto puede provocar daños en la placa.

Por el contrario, si el grosor de la placa es más grueso, es probable que asegurar más holgura de la necesaria cause problemas, como que no se alcance la precisión de procesamiento deseada. Por lo tanto, es importante ajustar el valor óptimo de la holgura del orificio de inserción (orificio guía) con respecto a los pasadores guía en función del grosor de la placa.

¿Qué es un Pasador Eyector?

Los pasadores eyectores son componentes esenciales en el proceso de moldeo de piezas moldeadas a presión de aluminio y piezas de resina. En este proceso, el material fundido se vierte entre dos matrices y se extrae una vez que ha enfriado y endurecido. Los pasadores eyectores desempeñan un papel crucial al moverse contra la pieza moldeada, que se encuentra adherida al molde, y expulsarla fuera del mismo. En resumen, sin los pasadores eyectores, el producto final no podría ser liberado del molde.

Usos del Pasador Eyector

Los pasadores eyectores son componentes esenciales en el proceso de moldeo con troqueles, utilizados en el moldeo por inyección de aleaciones de aluminio, magnesio, hierro fundido y otros metales, así como en la fabricación de diversas piezas de plástico.

Estos pasadores suelen estar disponibles como productos estándar y se pueden seleccionar según sus dimensiones y material. Existen dos tipos principales: los pasadores redondos, ideales para productos con fondo poco profundo y forma de tapa, y los pasadores cuadrados, que se utilizan principalmente en productos con fondo profundo.

En el moldeo de plástico, los pasadores cuadrados se colocan en los bordes del producto para evitar que la resina se blanquee durante la extrusión. Por otro lado, los pasadores redondos se sitúan en las esquinas y lugares de difícil extracción para mejorar la resistencia al desmoldeo.

Principio del Pasador Eyector

Los pasadores eyectores retiran las piezas moldeadas pegadas al molde empujándolas hacia fuera, lo que actúa para extraerlas del molde. Los moldes suelen dividirse en fijos y móviles. Después de cerrar el molde y verter el material, metal o resina, en el hueco entre los dos moldes, el molde móvil se desliza para abrirse.

Cuando el molde se abre, el producto moldeado queda pegado al molde móvil. A continuación, el producto moldeado se separa del molde móvil mediante el movimiento del pasador eyector, que había quedado incrustado en el molde móvil y ahora sobresale de éste.

El pasador eyector se fija a la placa eyectora de la máquina de moldeo. La placa eyectora es empujada hacia fuera por un componente llamado varilla eyectora de la máquina de moldeo, que entonces expulsa la espiga eyectora del molde.

Estructura de los Pasadores Eyectores

Los pasadores eyectores rectos constan de una parte recta deslizante, una parte no deslizante y una brida.

1. Piezas Deslizantes

La parte deslizante se inserta en el orificio de montaje del núcleo, y debe mecanizarse con gran precisión y acabarse con una buena rugosidad superficial debido al movimiento de fricción con cada disparo. Si las dimensiones circunferenciales del pasador no están acabadas con precisión, el metal fundido o la resina pueden entrar en la holgura y causar rebabas.

2. Piezas no Deslizantes

La parte no deslizante es la que está unida a la brida. Como la brida tiene una forma escalonada en su base, la tensión se concentra en la base de la brida debido a las tensiones de compresión y flexión aplicadas al pasador. Por tanto, la raíz de la brida se recuece para garantizar la resistencia frente a la concentración de tensiones.

En función de la forma del producto moldeado, la rotación del pasador eyector puede provocar deformaciones en la forma causadas por fluctuaciones en el espesor de la pared o daños en el propio pasador eyector. En tales casos, es aconsejable considerar la posibilidad de mecanizar la cabeza del pasador eyector para evitar que gire. En concreto, se pueden colocar pequeños salientes en la cabeza del pasador eyector o cortar parcialmente la cabeza.

¿Qué es una Polea de Correa Plana?

Una polea de correa plana es un cilindro utilizado en la transmisión de potencia rotacional mediante una correa plana.

La correa plana, de sección rectangular, ha sido ampliamente utilizada en diversas máquinas debido a su estructura sencilla y ventajas, como la facilidad de montaje y desmontaje sin necesidad de desmontar la polea.

Usos de las Poleas de Correa Plana

En comparación con las correas trapezoidales, las correas planas tienen un rendimiento de transmisión ligeramente menor debido a su menor área de contacto con la polea. Sin embargo, presentan la ventaja de poder utilizarse como correas abiertas (paralelas) o transversales (cruzadas), lo que permite una mayor distancia entre los ejes transmisores.

Gracias a su versatilidad, las poleas de correa plana se utilizan en una amplia gama de máquinas con mecanismos giratorios, incluyendo maquinaria industrial como la agrícola, la textil y las máquinas-herramienta, así como en vehículos y electrodomésticos.

Principio de las Poleas de Correa Plana

Existen dos tipos de poleas de correa plana: el tipo “F”, que tiene una superficie exterior plana, y el tipo “C”, que tiene un centro elevado. El tipo “F” permite una fácil extracción de la correa, pero existe el riesgo de que ésta se salga de la polea. En cambio, el tipo “C” utiliza una correa resistente con una sección transversal rectangular y una cintura fuerte, lo que evita que la correa se salga de la polea. La correa se coloca en las poleas y se asegura mediante la correa misma.

La transmisión de rotación entre una correa y una polea plana se logra mediante la fuerza de fricción entre ambas. Para una transmisión más eficiente, es importante diseñar la correa de manera que maximice el ángulo de contacto (ángulo de envoltura) con la polea.

Al tensar la correa, también es crucial ajustar adecuadamente la fuerza de tensión. Un mayor nivel de tensión aumenta la fricción entre la correa y la polea, mejorando la eficiencia de la transmisión. No obstante, es esencial evitar una tensión excesiva que pueda llevar a la ruptura de la correa.

¿Qué son los Engranajes de Cremallera?

Los engranajes de cremallera, también conocidos como rack gears o gear racks en inglés, son componentes que consisten en una barra o placa cuadrada o redonda con dientes uniformemente espaciados a lo largo de su superficie.

Estos engranajes se utilizan en combinación con engranajes de piñón, que son engranajes de diámetro más pequeño. Juntos, forman un sistema conocido como piñón-cremallera, el cual permite convertir movimientos rotativos y lineales en ambas direcciones.

De esta manera, podemos considerar una cremallera como una parte de un engranaje con un diámetro teóricamente infinito.

Usos de los Engranajes de Cremallera

Los engranajes de cremallera se utilizan principalmente en combinación con engranajes de piñón en diversas aplicaciones donde se requieren movimientos rotativos y lineales. Un ejemplo de su uso es en una línea de producción de una fábrica, donde una pieza transportada es atraída por un imán en una palanca, se gira 180° y luego se desprende para pasar al siguiente proceso.

En este caso, el movimiento lineal del cilindro neumático se convierte en movimiento de rotación mediante un piñón y una cremallera. Otro ejemplo común de su aplicación es en el mecanismo de dirección de cremallera y piñón de los automóviles, donde la rotación del eje de dirección se convierte en movimiento lineal de los tirantes.

Otros ejemplos típicos de utilización son:

• Mecanismos de enfoque para equipos ópticos en telescopios y microscopios.
• Mecanismos de posicionamiento vertical para husillos y mesas de taladradoras
• Mecanismos de posicionamiento y ajuste de máquinas herramienta
• Mecanismos de elevación de elevadores de construcción

Principio de los Engranajes de Cremallera

1. Dimensiones y Especificaciones

Un engranaje de cremallera es un engranaje de diámetro infinito con dientes dispuestos en línea recta, sin concepto de relación de reducción y con una relación de reducción de 1. 

 La tabla siguiente explica los símbolos de los dibujos dimensionales.

Artículo	Símbolo	Fórmula de cálculo	Descripción
Módulo	m	P/n	Tamaño del diente en milímetros
Paso	P	Nm	Distancia entre dientes adyacentes en la línea de referencia
Ángulo de presión	α	20° por ejemplo	Ángulo del diente respecto a la normal de la línea de referencia
Altura de los extremos del diente	ha	1.00m	Distancia entre la línea de referencia y la punta del diente
Altura del origen del diente	hf	1.25m	Distancia entre la línea de referencia y el fondo del diente
Longitud del diente	hp	2.25m	Distancia entre el fondo y la punta del diente
Número de dientes	z	–	Número de dientes
Coeficiente de dislocación	x	–	Cantidad de dislocación dividida por el módulo
Altura de la línea de paso	H	–	Altura de la línea de paso
Distancia de montaje	a	zm/2 + H + xm
Diámetro del círculo de referencia	d	zm
Recorrido de los engranajes de cremallera	L	πmz	Distancia recorrida por los engranajes de cremallera en una revolución del piñón.

2. Longitud

Los engranajes de cremallera pueden tener un número teóricamente infinito de dientes, pero a medida que aumenta el número de dientes y la longitud de la cremallera, también aumenta la flexión y deformación, lo que reduce la precisión de fabricación. Además, la longitud máxima que se puede fabricar está limitada por las capacidades de las máquinas de tallado de engranajes.

Por lo tanto, en el caso de engranajes de cremallera largos, se mecanizan las dos caras extremas de la cremallera y se conectan múltiples secciones de engranajes de cremallera para que los dientes coincidan en el paso. No hay un límite establecido para la longitud total de los engranajes de cremallera conectados, pero generalmente la longitud de una sola sección de engranaje de cremallera suele ser de alrededor de 2.000 mm.

Tipos de Engranajes de Cremallera

1. Clasificación Según la Forma del Perfil del Diente

Existen dos tipos de perfil del diente de los engranajes de cremallera: engranajes de cremallera de diente recto y engranajes de cremallera helicoidales (engranajes de cremallera de diente rebajado).

Engranajes de Cremallera de Diente Recto
Los flancos de los dientes son perpendiculares a la dirección longitudinal de los engranajes de cremallera y los dientes son paralelos y están espaciados uniformemente. La característica de este tipo de engranaje de cremallera es su forma simple y su facilidad de producción.

Engranajes de Cremallera Helicoidales (Engranajes de Cremallera de Diente de Loto)
Los flancos de los dientes forman un ángulo (ángulo de torsión) con la dirección longitudinal de los engranajes de cremallera y los dientes son paralelos y están espaciados uniformemente. Se caracterizan por su gran resistencia, su excelente silencio y su idoneidad para altas velocidades. Sin embargo, se aplica una carga de empuje en la dirección del centro axial del piñón, lo que requiere contramedidas.

Obsérvese que el paso de los dientes de los engranajes de cremallera  y de Piñón es idéntico, mientras que en el caso de los engranajes helicoidales, los dientes de los engranajes de cremallera y de piñón deben tener el mismo ángulo de torsión y sentidos de torsión opuestos.

2. Clasificación Según la Forma de la Sección Transversal

Las secciones transversales típicas de los engranajes de cremallera son rectangulares (barras cuadradas) y circulares (barras redondas).

3. Otros

Además de los anteriores, también existen motores lineales, en los que el motor se fija a una cabeza lineal con un engranaje de piñón y cremallera premontado.

Más Información sobre Engranajes de Cremallera

Características del Piñón-Cremallera

Ventajas

• Capacidad para carreras largas
• Los módulos pueden cambiarse para adaptarse a cargas mayores
• Puede utilizarse para el transporte a alta velocidad
• Pueden modificarse en cuanto a material, rectificado o endurecimiento, forma, etc., para adaptarse a diversas aplicaciones.

Desventajas

• Sujetas a cargas elevadas (fuerzas de fricción).
• Suelen ser ruidosas.
• No se puede evitar la holgura.

¿Qué es una Polea de Correa Trapezoidal?

La polea de correa trapezoidal es un componente en forma de disco que desempeña un papel crucial en la transmisión de potencia mediante el uso de una correa trapezoidal.

Las correas trapezoidales tienen una sección transversal en forma de V y se emplean en conjunto con las poleas de correa trapezoidal, que presentan ranuras en forma de V. Este tipo de configuración proporciona una mayor superficie de contacto en comparación con las correas y poleas planas, lo que resulta en una transmisión de potencia más eficiente.

Usos de las Poleas de Correa Trapezoidal

Las poleas de correa trapezoidal se utilizan en una amplia gama de equipos, desde electrodomésticos hasta equipos industriales. Los siguientes son ejemplos de aplicaciones de las poleas de correa trapezoidal:

• Transportadores de correa y compresores
• Automóviles y bicicletas
• Bombas industriales
• Generadores portátiles

Debido al fuerte engranaje de la correa y la polea, las poleas de correa trapezoidal se utilizan en máquinas que giran a altas velocidades. En cambio, las poleas de correa trapezoidal no son adecuadas cuando la distancia al objeto de transmisión de potencia es corta.

Cuando la distancia es corta, se suelen utilizar correas planas, que sufren menos desgaste.

Principio de las Poleas de Correa Trapezoidal

La correa trapezoidal tiene una sección transversal en forma de V y la polea de correa trapezoidal tiene ranuras en forma de V excavadas en ella; la correa trapezoidal encaja en las ranuras de la polea de correa trapezoidal y hace girar la polea por fricción.

Los factores clave en la transmisión de potencia son la tensión de la correa y la rugosidad de su superficie.

1. Tensión de la Correa

Cuanto mayor sea la tensión, mayor será el engranaje con la polea y mayor la eficacia de la transmisión. Sin embargo, una tensión excesiva puede provocar la rotura de la correa, por lo que es necesario un ajuste adecuado.

La fuerza de la tensión de la correa puede controlarse cuantitativamente utilizando un medidor de tensión de correa.

2. Rugosidad de la Superficie

Es correcto que la rugosidad de las superficies de contacto en las poleas de correa trapezoidal es un factor importante para determinar la eficacia de la transmisión. Una mayor rugosidad proporciona una mayor fuerza de fricción y, por lo tanto, una mejor transmisión de potencia.

Por otro lado, la desventaja es que aumenta el desgaste y se acorta la vida útil de la máquina. Tras un uso prolongado, las ranuras de la poleas de correa trapezoidal se desgastan gradualmente y la superficie se vuelve lisa. En este estado, la correa y la polea son propensas al deslizamiento y se reduce la eficacia de la transmisión, por lo que es necesario sustituirlas.

Más Información sobre las Poleas de Correa Trapezoidal

1. Centrado de la Polea de Correa Trapezoidal

Si la polea de correa trapezoidal se utiliza con el lado del motor desalineado con el lado de la máquina, se puede acelerar el desgaste de la correa trapezoidal y de la polea y suponer una carga inesperada para el equipo. Esta condición se describe como “descentrado”.

Para evitar lo anterior, el centrado de la polea de correa trapezoidal es una operación muy importante. El centrado mediante hilo de agua es un método muy utilizado. El hilo se aplica a las superficies superior e inferior de la polea en el lado del motor y en el lado de la máquina y se compara la elevación del hilo.

Con el hilo presionado contra un lado, se hace flotar el otro lado y se comprueba el momento en que el hilo abandona la superficie de la polea. Este método permite confirmar visualmente el paralelismo y la desalineación de las superficies, y se repite varias veces con ajustes finos.

En los últimos años, los centros láser se han generalizado por su facilidad de manejo y su gran precisión.

2. Desgaste de las Poleas de Correa Trapezoidal

Es cierto que tanto las correas trapezoidales como las poleas de correa trapezoidal se desgastan gradualmente con el tiempo y requieren reemplazo periódico. Las correas trapezoidales tienden a desgastarse más rápidamente y, por lo tanto, necesitan ser reemplazadas con mayor frecuencia en comparación con las poleas de correa trapezoidal.

Para medir el desgaste de la polea de correa trapezoidal, se utiliza un instrumento de medición llamado calibrador de ranuras. Este calibrador se coloca en la ranura de la polea y se mide la separación entre el calibrador y la ranura utilizando un calibrador de espesores. Es importante tener en cuenta la norma de la polea de correa trapezoidal (como ISO o correa de cuña) para seleccionar el calibrador de ranuras adecuado.

El tamaño del calibrador de ranuras necesario dependerá del diámetro de la polea de correa trapezoidal que se va a medir. Antes de la medición, es esencial verificar la norma y el tamaño de la polea de correa trapezoidal para asegurarse de utilizar el calibrador de ranuras correcto.

En cuanto a los límites de desgaste, el fabricante suele establecer una tolerancia que se define como una holgura de 0,8 mm. Sin embargo, es importante tener en cuenta que estos valores pueden variar según el modelo y se debe verificar el valor admisible especificado por el fabricante de la polea de correa trapezoidal utilizada.

¿Qué son los Tornillos de Plástico?

Los tornillos de plástico son tornillos fabricados con resinas, como el policarbonato (PC), en lugar de metal.

Comparados con los tornillos de metal, los tornillos de plástico son más ligeros y ofrecen ventajas como un mejor aislamiento, resistencia a la corrosión y aislamiento térmico. El policarbonato (PC) es el material más comúnmente utilizado en la fabricación de tornillos de plástico, aunque también se emplean otros plásticos como el PEEK y el RENY. Las propiedades de los tornillos varían en función de la resina utilizada.　

Los tornillos de plástico se producen en diversas formas, como tornillos pequeños, tornillos hexagonales, tornillos de patata y tornillos moleteados, para adaptarse a diferentes aplicaciones y lugares. Las dimensiones se fabrican siguiendo normas ISO, al igual que los tornillos metálicos. Sin embargo, debido a las diferencias en los métodos de fabricación con respecto a los tornillos metálicos, algunas dimensiones pueden no ajustarse a las normas ISO o a otras normas específicas.

Usos de los Tornillos de Plástico

Los tornillos de plástico se utilizan en diversas industrias. Dependiendo del tipo de resina utilizada, la aplicación varía.

1. PC (Policarbonato)

El policarbonato se utiliza en una amplia gama de campos, desde el eléctrico y electrónico hasta el médico, debido a su alta resistencia al impacto y a sus propiedades mecánicas y eléctricas bien equilibradas.

2. PEEK 

El PEEK es un material con una excelente resistencia química; el PEEK no se disuelve en productos químicos de uso general distintos del ácido sulfúrico concentrado. El PEEK también se utiliza en el sector de los equipos ofimáticos, la automoción, los soportes de obleas de CI y las plantillas de fabricación de LCD, debido a su excelente resistencia al calor, a la abrasión y a la hidrólisis.

3. RENY

RENY es un material fabricado a partir de poliaramida MXD6, el polímero base, con un contenido de fibra de vidrio del 50%. Tiene una resistencia y un módulo de elasticidad extremadamente altos, así como una excelente resistencia al aceite y al calor, y se utiliza como sustituto del metal en automóviles, maquinaria general, maquinaria de precisión y componentes de construcción.

4. PPS (Sulfuro de Polifenileno)

El PPS tiene una gran resistencia al calor y puede utilizarse en ambientes de hasta unos 200°C. Además de la resistencia al calor, el PPS también tiene una excelente resistencia química y propiedades mecánicas y eléctricas, por lo que se utiliza en componentes mecánicos y de automoción.

5. PP (Polipropileno)

El PP es un material muy utilizado para piezas de resina en general. También se utiliza mucho como tornillos de plástico, por ejemplo en artículos de primera necesidad. Con un peso específico de 0,9, es el más pequeño de todos los plásticos de uso general. También se utiliza como material alternativo al PVC (policloruro de vinilo).

Principio de los Tornillos de Plástico

Aunque el material sea resina, el principio de fijación de un tornillo de plástico es el mismo que el de un tornillo normal. Gracias a la inclinación en espiral del tornillo, se puede generar una gran fuerza axial (fuerza de apriete) incluso con un par de apriete relativamente pequeño, del mismo modo que se puede levantar una carga pesada. Sin embargo, en comparación con el metal, la elasticidad (fuerza de resorte) de la resina es muy pequeña y la fuerza de apriete que se puede generar también lo es. Por este motivo, debe utilizarse cuando puedan aprovecharse las propiedades únicas de la resina más que su resistencia.

Método de Fabricación de Tornillos de Plástico

Los tornillos de plástico están hechos de resina (plástico) y por lo tanto se fabrican mediante moldeo por inyección, al igual que muchos productos de plástico. El moldeo por inyección es un método en el que la resina en bruto se funde y se vierte en un molde, que luego se enfría para formar el tornillo. En algunos casos, los tornillos también se fabrican por corte (en el que el material se corta y se moldea) o por prensado (en el que una lámina de plástico que se ha ablandado con calor se sujeta en un molde unido a una prensa).

Características de los Tornillos de Plástico

Los tornillos de plástico tienen muchas características destacables. Algunas de ellas son:

• Tienen un peso específico inferior al de los tornillos metálicos, que es aproximadamente de 1/5 a 1/6 del de los tornillos metálicos. (PP, PC, etc.)
• Tienen una alta resistencia eléctrica y excelentes propiedades aislantes. (RENY, PFA, etc.)
• Excelente resistencia a la corrosión y libres de óxido y corrosión. (PEEK, PVC, PVDF, etc.)
• Baja conductividad térmica y excelentes propiedades aislantes. (PC, RENY, PVDF, etc.)
• No magnéticos. (PFA, PPS, etc.)
• Aspecto plástico único y excelentes propiedades de diseño.
• Puede reciclarse sin separarse de la carcasa de plástico.