Polea; roldana; cuadernal.

Los dos tipos de son fijos y móviles. Ninguna ventaja mecánica se obtiene de la polea fija. Su uso es importante en realizar un trabajo que sea adecuado (elevar agua de un pozo, por ejemplo).

La polea móvil, al distribuir de su peso en porciones separadas, está dotada de ventajas mecánicas proporcionales al número de puntos de apoyo. Como se ilustra en la figura 1, la relación entre la fuerza aplicada y la carga levantada es cambiada por las diversas combinaciones de polea básicas. Por supuesto, una gama aún mayor se pueden obtener por medio de poleas adicionales, pero hay un límite práctico a que esto sea mecánicamente conveniente. La norma siguiente establece la  relación entre la fuerza y la carga.

Figura 1. Relación entre la fuerza aplicada y la carga elevada en diversas combinaciones básicas de poleas.

Interpretación de las combinaciones de poleas

Las imágenes muestran diferentes sistemas de poleas utilizadas para multiplicar la fuerza aplicada y facilitar la elevación de cargas. Se representan configuraciones simples y compuestas que varían en el número de poleas y la forma en que están organizadas. A continuación, se detallan sus características y funcionamiento:

• En la primera figura (arriba izquierda), se muestra una polea fija en la que la carga W1 es levantada aplicando una fuerza F1.
• La polea no reduce la fuerza necesaria, solo cambia la dirección de la misma.

• La segunda figura (arriba centro) ilustra una polea móvil donde la carga W2 está unida a la polea.
• Reduce la fuerza requerida a la mitad, ya que la tensión se divide en dos segmentos de cuerda.

• La tercera figura (arriba derecha) muestra un sistema compuesto con una polea fija y una móvil.
• La fuerza necesaria para levantar la carga W3 se reduce aún más, distribuyéndose entre las secciones de la cuerda.

• En la primera figura de la segunda fila (abajo izquierda), se introduce un sistema con dos poleas fijas y dos móviles.
• La fuerza requerida se reduce a la cuarta parte de la carga W4, permitiendo levantar más peso con menos esfuerzo.

• En la segunda figura de la segunda fila, se agregan más poleas para aumentar la ventaja mecánica.
• La carga W5 se distribuye en cinco secciones de cuerda, reduciendo la fuerza necesaria a 1/5 de la carga.

• En la tercera figura de la segunda fila, la combinación de poleas permite distribuir la carga W6 en seis secciones de cuerda.
• La ventaja mecánica es aún mayor, reduciendo la fuerza necesaria a 1/6 de la carga.

• En la última figura, se muestra el sistema con la mayor cantidad de poleas.
• Se obtiene la máxima ventaja mecánica, donde la fuerza requerida para levantar W7es 1/7 de la carga.

• Los sistemas de poleas permiten reducir la fuerza necesaria para levantar cargas pesadas.
• A medida que se agregan más poleas al sistema, la ventaja mecánica aumenta, reduciendo el esfuerzo requerido.
• Se utilizan en grúas, elevadores y equipos de construcción para facilitar la manipulación de cargas pesadas de manera eficiente.

Regla: La carga W que puede ser levantada por una combinación de poleas es igual a la fuerza F veces el número de cables que soportan el bloque inferior o móvil.

Poleas y Correas: Transmisión de Movimiento Rotatorio

Las poleas y correas permiten la transmisión de movimiento rotatorio de un eje a otro. Básicamente, las poleas pueden considerarse como engranajes sin dientes que dependen de la fricción generada por correas, cadenas, cuerdas o cables para transferir el torque.

Si ambas poleas tienen el mismo diámetro, girarán a la misma velocidad. Sin embargo, si una polea es más grande que la otra, se obtiene una ventaja mecánica y se modifica la relación de velocidad. De manera similar a los engranajes, las velocidades de las poleas son inversamente proporcionales a sus diámetros.

Figura 2-

En la Figura 2, se muestra una configuración donde una polea motriz grande impulsa una polea conducida más pequeña mediante una correa o cadena. En este caso, la polea más pequeña girará más rápido que la polea grande y en la misma dirección (Figura 2a). Sin embargo, si la correa está cruzada, como se observa en la Figura 2b, la polea más pequeña seguirá girando más rápido, pero en sentido opuesto al de la polea mayor.

Un ejemplo clásico de este sistema se encuentra en los sistemas de ventiladores de refrigeración automotriz. En este caso, una polea lisa conectada al cigüeñal del motor transfiere torque a una segunda polea lisa acoplada al ventilador de refrigeración mediante una correa de goma reforzada y sin fin.

Antes del desarrollo de motores eléctricos industriales de transmisión directa, una gran variedad de máquinas industriales utilizaban poleas lisas de diferentes diámetros y eran impulsadas por correas de cuero sin fin desde un árbol de transmisión elevado.

Los cambios de velocidad se lograban cambiando la correa a poleas de distinto diámetro en la misma máquina. Este sistema se aplicaba en diversos equipos industriales, como:

• Tornos y fresadoras
• Sierras circulares en aserraderos
• Telar en fábricas textiles
• Muelas de afilado en molinos de granos

Las fuentes de potencia en estos sistemas podían ser:

• Ruedas hidráulicas (Water wheels)
• Molinos de viento (Windmills)
• Máquinas de vapor (Steam engines)

En resumen, los sistemas de poleas y correas han sido fundamentales en la historia de la transmisión de potencia mecánica, permitiendo la operación eficiente de máquinas industriales antes del desarrollo de los motores eléctricos modernos.

• Soporte aéreo fijo ( Fixed Overhead Mount )
• Poleas ( Pulleys )
• Cuerda ( Rope )
• Bloque fijo ( Fixed Block )
• Bloque móvil ( Moving Block )

Figura: aparejo de poleas

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