Polea Fija y Movil

Una polea es una rueda que tiene una ranura o acanaladura en su periferia, que gira alrededor de un eje que pasa por su centro.

Esta ranura sirve para que, a través de ella, pase una cuerda que permite vencer una carga o resistencia R, atada a uno de sus extremos, ejerciendo una potencia o fuerza F, en el otro extremo.

De este modo podemos elevar pesos de forma cómoda e, incluso, con menor esfuerzo, hasta cierta altura. Es un sistema de transmisión lineal puesto que resistencia y potencia poseen tal movimiento.

Podemos distinguir tres tipos básicos de poleas: poleas fijas, moviles y compuestas.

Poleas y Maquinaria:

Polea Fija

Polea fija y móvil: sistemas de poleas

Como su nombre indica, consiste en una sola polea que está fija a algún lugar. Con ella no se gana en Fuerza, pero se emplea para cambiar el sentido de la fuerza haciendo más cómodo el levantamiento de cargas al tirar hacia abajo en vez de para arriba, entre otros motivos porque nos podemos ayudar de nuestro propio peso para efectuar el esfuerzo.

La fuerza que tenemos que hacer es igual al peso que tenemos que levantar (no hay ventaja mecánica) F=R. Así, por ejemplo, si deseo elevar una carga de 40 kg de peso, debo ejercer una fuerza en el otro extremo de la cuerda de, igualmente, 40 kg.

Polea móvil

Es un conjunto de dos poleas, una de las cuales es fija, mientras que la otra es móvil. La polea móvil dispone de un sistema armadura-gancho que le permite arrastrar la carga consigo al tirar de la cuerda.

La principal ventaja de este sistema de poleas es que el esfuerzo que se emplea para elevar la carga representa la mitad del que haría si emplease una polea fija. Así, por ejemplo, si quisiera elevar una carga de 40 kg de peso, basta con ejercer una fuerza de tan sólo 20 kg.

Esto supone que la cuerda que emplee para este mecanismo pueden ser la mitad de resistentes que en el caso anterior. Sin embargo, presenta una desventaja: El recorrido que debe hacer la cuerda para elevar la carga una altura determinada (h) debe ser el doble de la altura buscada (2h).

Aunque consta de dos poleas, en realidad se puede construir este mecanismo con una sola polea (observa la imagen de la derecha). Para ello se debe fijar un extremo de la cuerda, la carga a la polea y tirar de la cuerda de forma ascendente. Precisamente, este es la desventaja, mientras que en el caso de emplear dos poleas, este problema desaparece.

Sistema de poleas compuestas

Existen sistemas con múltiples de poleas que pretenden obtener una gran ventaja mecánica, es decir, elevar grandes pesos con un bajo esfuerzo. Estos sistemas de poleas son diversos, aunque tienen algo en común, en cualquier caso se agrupan en grupos de poleas fijas y móviles, donde destacan los polipastos:

Polipasto

Este mecanismo está formado por grupos de poleas fijas y móviles, cada uno de ellos formado a su vez por un conjunto de poleas de diámetro decreciente y ejes paralelos entre sí que se montan sobre la misma armadura, de modo que existe el mismo número de poleas fijas que móviles.

El extremo de la cuerda se sujeta al gancho de la armadura fija y se pasa alternativamente por las ranuras de las poleas, de menor a mayor diámetro en el caso del polispasto, comenzando por la del grupo móvil y terminando en la polea fija mayor o extrema donde quedará libre el tramo de cuerda del que se tira. La expresión que nos indica el esfuerzo que se debe realizar para vencer una carga o resistencia.

Siendo n el número de poleas fijas del polipasto. Así, por ejemplo, si disponemos de un polipasto de tres poleas móviles, el esfuerzo que debo realizar para elevar una carga es seis veces menor (2n = 2•3 =6). Suponiendo que la carga sea, por poner un ejemplo, de 60 kg… el esfuerzo que deberíamos efectuar en este caso es de 10 kg.

Otro modelo de polipasto es aquel que emplea dos ramales distintos paralelos y a distinta altura en los que se alojan las poleas. En el ramal superior se sitúan las poleas fijas y en el de abajo las poleas móviles, conjuntamente con la carga.

Por último, es importante señalar que en este tipo de sistema, al igual que la polea móvil, debemos hacer un mayor recorrido con la cuerda; mayor recorrido cuanto mayor es el número de poleas.

Sistema de Poleas

Polea fija y móvil:

Un sistema de poleas resulta de la combinación de varias poleas. La polea constituye uno de los seis tipos de máquinas simples. Tres conceptos muy importantes relacionados con las máquinas simples son los de ventaja mecánica (VM), ventaja de velocidad (VV) y eficiencia (e).

• El primero es el cociente entre la carga y el esfuerzo.
• El segundo es el cociente entre la velocidad alcanzada por la carga y la velocidad del punto de aplicación del esfuerzo, que coincide con el cociente entre los desplazamientos realizados por la carga y el punto de aplicación del esfuerzo en un cierto tiempo t.
• El tercer parámetro se define como el cociente entre el trabajo útil producido y el trabajo suministrado, siendo, por lo tanto, un número inferior a la unidad.

Debemos decir que una VM alta (mayor que la unidad) implica normalmente una VV baja (menor que la unidad) y viceversa, ya que, siempre que la eficiencia de la máquina valga 1, se cumple que VM·VV = 1.

Una polea simple no proporciona una gran ventaja mecánica, pero un sistema de poleas sí. La fotografía muestra cuatro configuraciones diferentes de poleas. La primera, la segunda y la cuarta constituyen unos sistemas de poleas que se denominan polipastos. La tercera es una polea simple, que simplemente cambia la dirección de una fuerza sin cambiar su magnitud.

La ventaja mecánica de un polipasto depende del número de cuerdas que soporta la carga (número que suele ser equivalente al del número de poleas que conforman el polipasto) y de la eficiencia total, que básicamente depende del rozamiento en los cojinetes de cada polea.

Polea fija y móvil

En una polea fija, las dos tensiones son iguales. La fuerza necesaria para levantar al cuerpo no se reduce, pero se puede cambiar el ángulo en el que se aplica esa fuerza y transmitirla hacia el otro lado de la cuerda. 

En una polea móvil, la fuerza para lograr el equilibrio las tensiones se divide por dos, siempre y cuando las cuerdas estén verticales (sin formar un ángulo).

¿Qué son las poleas fijas y móviles?

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