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Correa multinervada: una correa multinervada es una correa de forma circular, con una serie de nervios triangulares longitudinales adheridos a una base plana (véase la Figura 1). Su superficie de trabajo está constituida por los lados de los nervios, lo que la convierte en una nueva forma de correa de transmisión. Al combinar las ventajas tanto de las correas planas como de las correas en V, y al mitigar sus respectivos inconvenientes, su uso se ha ido extendiendo progresivamente en los últimos años.
I. Características de las transmisiones por correas múltiples en V
1. En comparación con las transmisiones por correas en V convencionales, las transmisiones por correas múltiples en V ofrecen las siguientes ventajas:
(1) Las correas múltiples en V se utilizan para distribuir uniformemente la presión sobre todas las superficies de contacto mediante la incompresibilidad del caucho (véase la figura 2). El nivel de eficiencia de contacto en la superficie en forma de cuña de la correa y la ranura de la polea es cercano al 100 %. Como resultado, las correas múltiples en V, con el mismo ancho que las correas en V estándar, pueden soportar un 30-50 % más de carga que estas últimas.
(2) Debido a su reducido espesor, una correa múltiple en V solo puede tener un diámetro efectivo mínimo de polea (demin) equivalente a un tercio o un quinto del diámetro de una polea normal para correas en V. Su estructura es, por tanto, menos voluminosa y su costo se reduce (los valores de demin figuran en la tabla 2).
(3) Los sistemas de transmisión mediante correas múltiples en V evitan eficazmente las limitaciones propias de los sistemas con múltiples correas en V, como las vibraciones, la carga desigual y las relaciones de transmisión inestables debidas a cambios en la longitud de las correas.
(4) Las correas múltiples en V tienen baja elongación y no se deforman por fluencia cuando están sobrecargadas. Existe un movimiento relativo mínimo entre las cuñas y las ranuras de las poleas, por lo que se genera menos calor por fricción y se logra un ciclo de vida prolongado tanto de la correa como de las superficies de trabajo de la polea.
(5) Las correas múltiples en V son muy flexibles y ligeras, por lo que no se pierde potencia en la flexión ni en las fuerzas centrífugas durante la transmisión; por ende, la eficiencia de transmisión es alta.
2. Tienen la misma flexibilidad que las transmisiones con correas planas, lo que significa que las poleas tensoras pueden colocarse en el interior o en el exterior de la correa múltiple en V. Sin embargo, a diferencia de las correas planas, no se deslizan de la polea mientras esta está en funcionamiento. Deben utilizarse en transmisiones de alta velocidad y pueden alcanzar velocidades de hasta 10 000 r/min, con una relación de transmisión de 1:10.
3. Las poleas para correas múltiples en V también son más fáciles de fabricar y mecanizar, ya que no requieren herramientas ni equipos especiales, como sí ocurre con las transmisiones por correa sincrónica. Los requisitos de instalación son menores que los de las correas sincrónicas, lo que facilita su adopción en numerosas fábricas. Sustituir correas sincrónicas por correas múltiples en V puede resultar muy rentable siempre que las relaciones de transmisión mecánica permitan tolerancias ligeras.
II. Introducción a las correas múltiples en V y los sistemas de poleas
1. Modelos de correas múltiples en V y dimensiones de su sección transversal
Las correas múltiples en V se clasifican, según su material, en correas de caucho y de poliuretano. Las correas acanaladas en V de caucho tienen una mayor capacidad de soporte térmico y de carga que las versiones de poliuretano y son las más comúnmente utilizadas. Estas correas acanaladas en V de caucho se incluyen en la clasificación PH según la norma ISO/DP 9982-1988, tal como se muestra en la Tabla 1. Las correas PH se utilizan principalmente en maquinaria de oficina y en transmisiones de instrumentación, destinadas fundamentalmente a transmitir movimiento. Las correas PK tienen una aplicación específica en el sector automotriz, por ejemplo, para accionar el ventilador, el alternador y la bomba de agua. Las correas PJ, PL y PM se emplean ampliamente en sistemas de transmisión de maquinaria industrial general. En algunos países, como Estados Unidos y el Reino Unido, la denominación de las correas múltiples en V incorpora las letras H, J, K, L y M, cuyos tamaños básicos de correa son muy similares a los indicados en la Tabla 1. Las más populares entre ellas son los tipos J y L. Aunque existen ligeras variaciones en las dimensiones de la sección transversal según el país, esto no impide la intercambiabilidad universal entre los productos. En el caso de las correas múltiples en V tipo M, el ángulo del perfil en forma de cuña es idéntico en todos los países y su valor es de 40°, pero la distancia entre las cuñas varía. Como consecuencia, las correas múltiples en V tipo M de distintos países no siempre son compatibles entre sí.
La marcación ISO de la correa consiste en el número de cuña, el tipo de sección transversal de la correa y su longitud efectiva. Como ilustración, una correa del tipo PM, compuesta por 10 cuñas y una longitud efectiva de 3550 mm, se identifica como 10PM3550, pero en el Reino Unido y Estados Unidos se identifica como 550M10.
Se utiliza equipo especializado para medir la longitud efectiva (L) de la correa. Cada modelo de correa tiene valores específicos respecto al diámetro efectivo de la polea (d) cuando se mide. Es relevante señalar que la longitud efectiva (L) utilizada por la norma ISO, en comparación con la terminología de «longitud de paso» (Pitch Length) empleada en países como el Reino Unido y Estados Unidos, hace referencia efectivamente a la misma longitud. Ambas expresiones indican la circunferencia de la correa en el diámetro efectivo de la polea d. Se han establecido series normalizadas idénticas de longitud de paso en el Reino Unido, Estados Unidos, Japón y otros países, pero no en la norma ISO/DP9982.
2. Tipos de poleas y dimensiones de la sección transversal
Las poleas para correas múltiples en V se clasifican en cinco tipos según la norma ISO/DP9982, y sus dimensiones de sección transversal se presentan en la figura 4 y la tabla 2.
El diámetro exterior (da) de la polea puede ser (según lo especificado por la norma ISO) igual o distinto del diámetro efectivo (d.). Sin embargo, en otros países como el Reino Unido, Estados Unidos y Japón, el diámetro exterior de la polea coincide plenamente con el diámetro primitivo. Cabe mencionar que el diámetro efectivo, definido por la norma ISO, y el diámetro primitivo utilizado en países como el Reino Unido y Estados Unidos, corresponden en realidad al mismo diámetro. Tanto en lo relativo a la longitud efectiva de la correa como al diámetro efectivo, su exposición y sus especificaciones en la norma ISO están rigurosamente definidas y son precisas. La razón es que el diámetro primitivo real (dp) de una polea para correas múltiples en V debe situarse en la capa neutra de la correa una vez que esta se ha montado sobre la polea y se ha tensado adecuadamente, tal como se muestra en la figura 5.
Basándonos en la figura 5, podemos observar que la fuerza del diámetro primitivo de la polea se calcula mediante la siguiente ecuación:
La tabla 2 indica la diferencia efectiva de la línea △e en la fórmula.
La velocidad periférica (V) y la relación de transmisión (i) de la correa se calculan principalmente a partir del diámetro de la circunferencia primitiva, según la ecuación:
Donde: dp1 es el diámetro de la circunferencia primitiva de la rueda pequeña, en milímetros; n1 es la velocidad de rotación de la rueda pequeña, en revoluciones por minuto.
En la ecuación, los subíndices 1 y 2 hacen referencia a la rueda pequeña y a la rueda grande, respectivamente.
Para evitar tensiones excesivas por flexión en la correa durante la transmisión y minimizar su vida útil, la norma ISO ha especificado el diámetro efectivo mínimo (dmln) para cada tipo de correa, tal como se indica en la tabla 2.
En el mecanizado, para regular la profundidad de la ranura en una polea de correa múltiple en V, se debe determinar el diámetro exterior (d₂) de la varilla de medición (o bola) insertada en la ranura, tal como se muestra en la figura 6. La fórmula de cálculo es: d₂ = d + 2K.
Donde: k y d₉ de la varilla de medición (bola), K y d₉, figuran en la tabla 2.
Cuando la polea se fabrica con dₐ = d, entonces d₂ = dₐ + 2K. La desviación límite para d₂ es ±0,13 mm.
III. Aplicaciones de las transmisiones por correas múltiples en V
Las transmisiones por correas múltiples en V se han utilizado ampliamente en muchos sectores industriales en el extranjero, como el automotriz, textil, químico, de defensa, electrodomésticos y maquinaria de oficina. Las transmisiones por correas múltiples en cuña resultan especialmente adecuadas para sustituir las transmisiones por correas en V en equipos que emplean numerosas correas en V y están sometidos a cargas de impacto elevadas. Entre dichos equipos se incluyen máquinas cortadoras de desechos textiles, hilos residuales y telas para la parte superior de calzado; maquinaria textil de alta resistencia y bombas de pistón. Además, en transmisiones donde el eje del eje de la rueda es perpendicular al suelo o está dispuesto en disposición semicruzada, el cambio de transmisiones por correas en V o correas planas a transmisiones por correas múltiples en V ofrece ventajas excepcionalmente notables.
Los parámetros operativos de las transmisiones por correas múltiples en V son, en términos generales: velocidad de rotación n₁ = 200–10 000 r/min; potencia P₁ = aproximadamente 0,2 kW a 300 kW; relación de transmisión i ≤ 10; la eficiencia de transmisión se aproxima a la de las correas planas, η ≈ 0,97.
Las transmisiones por correa múltiple en V han generado muchos dolores de cabeza en lo que respecta a las perspectivas de desarrollo de dichas transmisiones en China. La sustitución de numerosas correas múltiples en V envejecidas de equipos importados constituye un problema especialmente acuciante. No solo la fabricación local de correas múltiples en V conformes permitiría ahorrar al país una gran cantidad de divisas extranjeras, sino que también contribuiría a la aplicación generalizada de la nueva tecnología de transmisión por correa en diversos sectores industriales. Esto facilitaría activamente el crecimiento y desarrollo de la industria manufacturera de correas en China.