Este proyecto se ha desarrollado para dar una explicación del funcionamiento de un sistema de poleas conectado a un motor

INTRODUCCIÓN

Este proyecto se ha desarrollado para dar una explicación del funcionamiento de un sistema de poleas conectado a un motor, de esta manera la velocidad y potencia del motor que pasará a través de las poleas hacia un determinado punto minorará, pero la fuerza que podrá levantar este sistema será mayor.

Una explicación de este proceso se debe primeramente al funcionamiento de sistema de poleas, en el cual intervienen determinadas fuerzas.

Un mecanismo reductor de velocidad mediante el uso de poleas es un sistema conformado por 2 mecanismos, los cuales van a ser el conjunto de poleas unidos por un cable.

En muchas aplicaciones de la polea el trabajo motor lo realiza un motor conectado desde su eje a la polea mediante una correa.

La masa de un objeto es una medida de su inercia. Se llama Inercia a la tendencia de un objeto en reposo a permanecer en este estado, y de un objeto en movimiento a continuarlo sin cambiar su velocidad. (Bueche, 1990)

La fuerza de tensión es la fuerza con la que una cuerda o cadena tira del objeto al cual está unida.

La potencia (P) es la tasa de tiempo con que se realiza trabajo:

[pic 1]

Donde la “rapidez” se mide en la dirección de la fuerza aplicada al objeto. En forma más general, la potencia es la tasa de transferencia de energía. En el SI, la unidad de potencia es el watt (W), donde 1W= 1J/s.

Otra unidad de potencia que se emplea con frecuencia es el caballo de fuerza: 1hp=746 W. En general, la potencia es la razón a que se transfiere la energía. (Piorishkin, 1974, pág. 328)

El kilowatt-hora es una unidad de energía. Si una fuerza realiza trabajo a una tasa de 1 kilowatt (que es 100 J/s), entonces en una hora realizara 1 KW-h de trabajo:

1kW.h=3.6x106J = 3.6MJ

Caballo de fuerza.

Unidad de medida de potencia, perteneciente al Sistema de medición inglés con el nombre horse power. Su símbolo es HP.

Un caballo de fuerza es una unidad de medida inventada por James Watt en el año 1782. La historia refiere que Watt trabajaba con caballos pony, que se empleaban para subir carbón de las minas. Según parece, quería una forma para definir la cantidad de fuerza disponible en uno de estos animales. Encontró que, en promedio, un pony podía realizar 22.000 libras de trabajo en un minuto. Entonces incrementó el número en 50% y acuñó la medida de caballo de fuerza en 33.000 libras/pie de trabajo por minuto.

Esta unidad de medida corresponde a una unidad de fuerza o trabajo, que en el sistema métrico corresponde al equivalente de la fuerza que se necesita para levantar 75 kg a un metro de altura, todo esto, en un segundo (ver imagen). Según el sistema de medición inglés, un caballo de fuerza corresponde a 33.000 pies/libra de trabajo por minuto. En idioma español también se le suele llamar caballo de vapor o caballo de potencia, debido a que es una unidad de potencia y no de fuerza, esto es para evitar el equívoco del nombre en inglés (power significa tanto fuerza como potencia, depende del contexto). (Mingot, 1988)

1 HP = (330 lb) x (100 pie) /1min = 33000 lb x pie/min

También puede expresarse:

1 HP = 550 lb x pie/s

La física estudia los diferentes fenómenos de la naturaleza: mecánicos, térmicos, sonoros, eléctricos, magnéticos y luminosos. A los más simples de ellos pertenece el movimiento mecánico de los cuerpos. La marcha del hombre, el funcionamiento de las diferentes partes de las máquinas, el vuelo del avión o del cohete son movimientos mecánicos.

Al hablar de conocimientos mecánico de cualquier cuerpo tenemos en cuenta su cambio de posición con respecto a otros. Mas que nada observamos el movimiento de los cuerpos en relación con superficie de la tierra y con los cuerpos inmóviles respecto a ella: edificios, árboles, postes, etc. (Piorishkin, 1974, pág. 242)

El coeficiente de rendimiento de los mecanismos

Como ya hemos establecido anteriormente, ni la palanca, ni la polea, ni el torno dan ganancia de trabajo. La práctica de varios siglos nos ha demostrado que ninguna maquina reporta ganancia de trabajo.

Sin embargo, se emplean diferentes máquinas para, según las condiciones de trabajo, ganar fuerza o distancia.

Los sabios de la antigüedad conocían ya la siguiente regla, aplicable a los mecanismos:

Lo que se ahorra en fuerza se pierde en camino recorrido este principio fue llamado la regla de oro de la mecánica.

En la práctica, el trabajo útil del mecanismo es siempre algo menos que el invertido para accionarlo, puesto que parte de él se gasta en el movimiento de sus piezas y en vencer los rozamientos.

Por ejemplo, al servirse de una polea móvil para levantar una carga, se ha de realizar un trabajo suplementario para levantar la misma polea y la cuerda y para vencer el rozamiento en la polea.

Por lo tanto, el trabajo útil efectuado por un mecanismo, cualquiera que este sea, constituirá siempre solo una parte de todo el trabajo realizado.

El número que indica la proporción del trabajo útil en todo el trabajo efectuado se llama coeficiente de rendimiento del mecanismo (R).

Si designamos con Au el trabajo útil y con Ar todo el trabajo realizado, tendremos que:

[pic 2]

Por lo general, el coeficiente de rendimiento se expresa en tanto por ciento.

Y como el trabajo útil es siempre menor que el trabajo total realizado, el coeficiente de rendimiento de cualquier mecanismo será menor que la unidad, o que 100, si lo expresamos en tanto por ciento. (Piorishkin, 1974, pág. 288)

La física define como trabajo el desplazamiento de un cuerpo por efecto de una fuerza.

Trabajo mecánico y desarrollo de movimiento circular.

El trabajo se mide en términos numéricos, multiplicando la fuerza ejercida por la distancia recorrida. Es decir, si movemos un cuerpo con la fuerza de un kilógramo para que recorra 1 metro, estamos efectuando un trabajo de 1 kg. x metro. A mayor fuerza ejercida mayor trabajo efectuado. Cuando se realiza trabajo y la trayectoria es circular, como es el caso de un motor, el cálculo del trabajo se expresa:

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