LAS POLEAS Y SU RENDIMIENTO

    En una polea, la rueda se halla en combinación con una cuerda, una cadena o una correa. En un engranaje, el borde de la rueda tiene dientes o una rosca espiral para endentarla con otro engranaje de relieve similar. Poleas y engranajes se pueden usar para transmitir un movimiento de rotación entre dos o más árboles o ejes. Si éstos están cerca, como en un reloj o en un motor de coche, suelen usarse engranajes, si están lejos, suelen usarse poleas. Los engranajes se emplean también para cambiar a la dirección perpendicular, la dirección de rotación de un árbol. Ruedas de varios diámetros, ya sean engranajes o poleas, permiten cambiar la velocidad de rotación.

   

Las máquinas industriales y agrícolas van equipadas de poleas movidas por correas. Una correa circular – sin fin – transmite movimiento entre una polea, en el árbol del motor y otra, en el árbol de una máquina, por ejemplo, en un torno. Dando a la polea del motor o árbol conductor un diámetro distinto del de la polea de la máquina o árbol conducido, puede variarse la velocidad de rotación de éste. A menudo se combinan en el árbol conductor varias poleas de tamaños diferentes para dar una gama de velocidades al árbol conducido, esta disposición se llama sistema escalonado de poleas. La corona de una polea puede ser amplia y plana, para una correa ancha o acanalada, para una correa de sección en V o circular, lo cual impide que ésta se salga.

    En un sistema de poleas como las que se presentan en los gráficos a, b y c podemos analizar el rendimiento de cada grupo de poleas, aplicando reiteradamente la Ley de la Palanca en cada caso.  

En la figura a, observamos que el brazo de la potencia es el diámetro de una rueda, mientras que el brazo de la resistencia es el radio de la otra rueda. Si las poleas son iguales, entonces la carga levantada será doble de la fuerza ejercida para levantarla.  En la figura b se aplica dos veces el razonamiento anterior, con lo cual se obtiene que la carga levantada es cuatro veces mayor que la fuerza aplicada en levantarla. Por extensión, en el caso que presenta la figura c. se aplica tres veces el mismo razonamiento del primer caso, con lo cual lavantaremos una carga ocho veces más grande que la carga aplicada en levantarla. 

Otro tipo de experiencias podemos realizar con los sistemas de poleas que se observan en los gráficos A y B. Si en ambos casos la relación que existe entre las poleas pequeñas y las grandes es de 1 : 3, razonamos en cada caso la ganancia de fuerza y consiguientemente la perdida de velocidad que acompaña a cada sistema.

 Para el gráfico A, la fuerza ejercida por la polea pequeña inicial se multiplica por tres sobre el eje de giro de la rueda grande del primer grupo de poleas que giran solidariamente una grande con una pequeña, a su vez, la segunda correa transmite la fuerza resultante sobre la última polea grande que hace de nuevo multiplicar por tres la fuerza.

     En conjunto observamos que la fuerza inicial se ha multiplicado por nueve.  Junto a ello ocurre que la velocidad, por el mismo razonamiento se ha reducido en la novena parte.      Para el gráfico B se aplica reiteradamente el mismo proceso de razonamiento y obtenemos que la fuerza aumenta en la última polea veintisiete veces de la aplicada a la polea inicial mientras que la velocidad de giro se reduce en veintisiete veces.  Como conclusión tenemos que, en un sistemas de poleas como las del gráfico A, la fuerza se incrementa en la misma proporción que se reduce la velocidad.