Para los sistemas de transmisión y otros mecanismos del motor vemos diversas soluciones, como las basadas en correas, las basadas en cadenas o las basadas en engranajes. Cada una de ellas tiene sus ventajas y desventajas, y no todas se pueden utilizar en todos los casos.
Por eso, vamos a ver qué hay detrás de la elección de uno u otro sistema por parte de los fabricantes, y qué aporta cada uno de estos métodos de transmisión de movimiento entre ejes…
Sistema de correas
Un sistema de transmisión por correa es un mecanismo utilizado para transmitir potencia y movimiento rotatorio entre dos o más ejes. Consiste en una o varias correas flexibles que se enrollan alrededor de poleas montadas en los ejes. La fricción entre la correa y las poleas permite la transmisión de la potencia.
El funcionamiento de un sistema de transmisión por correa depende de la tensión/fricción, ya que debe estar bien tensada para evitar deslizamiento y garantizar el buen funcionamiento, y la relación de transmisión, que dependerá de los diámetros de las poleas que lleva el sistema, para determinar así la velocidad de giro de los ejes conectados por estas correas. Por ejemplo, para realizar los cálculos de la relación de transmisión entre dos ejes conectados por una correa se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:
n₁ / n₂ = D₂ / D₁
Donde n₁ es la velocidad de giro del eje 1 (RPM), n₂ la velocidad de giro del eje 2 (RPM), D₁ el diámetro de la polea 1, y D₂ el Diámetro de la polea 2. Según esta fórmula, si tenemos una correa entre dos poleas de diferentes tamaños, el eje de la rueda más grande será el que gire a menor velocidad, mientras que el de mayor velocidad de giro será el de diámetro más pequeño.
Ventajas y desventajas
Los sistemas de transmisión por poleas no son los más recomendables para los motores de un coche, ya que pueden soportar una potencia limitada, además de que la elasticidad de la correa puede afectar a cómo se transmite esta potencia. Sin embargo, es un método barato, y permite conectar varios ejes que están alejados entre sí.
Son sistemas silenciosos, flexibles que pueden transmitir potencia entre ejes incluso cuando no están alineados, absorben muy bien las vibraciones, y protegen al motor frente a sobrecargas, ya que en estos casos se desliza la correa o directamente se rompe, como si fuese una especie de fusible mecánico…
Aunque no todo son ventajas, también tienen la desventaja del deslizamiento bajo condiciones de potencia elevadas, vida útil bastante limitada, ya que se deben cambiar frecuentemente, y son sensibles a la temperatura, ya que suelen fabricarse en materiales como la goma y el nailon. También deben ser tensadas correctamente para el buen funcionamiento.
Sistema de cadenas
Una versión mejorada de lo anterior es la transmisión por cadena, un mecanismo que utiliza una cadena de eslabones metálicos para transmitir potencia y movimiento rotatorio entre dos o más ejes. A diferencia de las correas, las cadenas engranan con ruedas dentadas (piñones) para asegurar una transmisión precisa y sin deslizamiento. Al igual que ocurría con las correas, también existen varios tipos de cadenas, pero las más comunes son las de rodillos, que son las más comunes que vemos en bicis, motos, y otros motores.
Al igual que las correas, las cadenas deben tener una tensión correcta, para que no se salgan de los piñones. En cuanto a la relación de transmisión es similar a la vista para el caso anterior, es decir, se calcula mediante la fórmula:
n₁ / n₂ = z₂ / z₁
Mientras que n representa lo mismo, las RPM de giro de cada eje, en este caso, tenemos z en vez de D, que se refiere al número de dientes de cada piñón que interviene en el sistema. Por cierto, antes no he comentado con las correas que para calcular un sistema de transmisión con más de dos ejes, puedes ir aplicando esta formula cada dos ejes para ir averiguando todas las velocidades de giro del eje hasta llegar al eje final.
Mientras los sistemas de correas no suelen necesitar un mantenimiento demasiado grande, solo cambiar la correa cuando sea necesario, las cadenas suelen necesitar de un mantenimiento mínimo, como el engrasado, para evitar que la fricción entre la cadena metálica de acero y el piñón de acero pueda generar daños en el material.
Ventajas y desventajas
Por supuesto, como le ocurre al sistema de correas o a cualquier otro, las transmisiones con cadenas también tienen sus pros y contras. Por ejemplo, entre las ventajas tenemos la alta eficiencia de transmisión por la ausencia de deslizamiento, la gran capacidad para transmitir grandes potencias y cargas sin romperse, su larga vida útil, y su versatilidad al poder unir ejes separados de forma sencilla.
Por otro lado, suelen ser algo más caras que las poleas, necesitan lubricación, pueden ser más ruidosas, y su montaje puede ser algo más complejo, dado que implica tener que abrir los eslabones, ajustar la longitud de la cadena, y volver a cerrar los eslabones, para lo que se necesita una herramienta específica…
Sistema de engranajes
Para finalizar, existe otro método para transmitir potencia de un eje a otro de forma mucho más eficiente que los anteriores, y llegando a capacidades de potencia muy elevados sin los problemas dichos anteriormente. Me refiero al sistema de transmisión por engranajes. En este caso se utiliza ruedas dentadas (engranajes) para transmitir potencia y movimiento rotatorio entre dos o más ejes. Los engranajes engranan entre sí, permitiendo una transmisión precisa y eficiente de la fuerza.
Existen varios tipos de engranajes, como los cilíndricos (dientes paralelos al eje), que son los más habituales y baratos; los cónicos (dientes en forma de cono) para ejes que se intersectan; los helicoidales (dientes inclinados) con funcionamiento más suave y mayor tracción; y los de cremallera para convertir movimiento rotatorio en lineal, como los que puedes encontrar en algunas direcciones del coche. A nivel mecánico, suelen usarse todos, por ejemplo, los cilíndricos son habituales en algunos casos en el motor, los cónicos pueden verse también en algunos diferenciales, o los helicoidales en las cajas de cambio…
Como el funcionamiento de un sistema de transmisión por engranajes se basa en el principio de encaje de los dientes, los engranajes tienen que ser del mismo tipo, y con dientes compatibles entre sí. En cuanto a la fórmula que tenemos, sería similar al anterior, contando con la velocidad de giro de los ejes y el número de dientes del engranaje. En este caso, hay que tener en cuenta algo particular que no sucedía en los anteriores sistemas, y es que los ejes girarán en forma inversa. Es decir, si el engranaje A gira en el sentido de las agujas de reloj, el engranaje del eje B gira en sentido contrario. Esto es algo a tener muy presente. Eso sí, al igual que en las poleas y piñones, el engranaje con menor número de dientes será el que gire más rápido.
Por ejemplo, imagina un sistema con un engranaje con 8 dientes y otro eje con engranaje de 20 dientes. La relación de dientes es 20/8=2.5. Eso significa que el eje con engranaje grande gira 2.5 veces más lento que el pequeño, o viceversa. Si por ejemplo tenemos que el eje con el engranaje de 8 dientes gira a 1000 RPM, el otro eje girará a 400 RPM.
Ventajas y desventajas
Para terminar con el artículo, agregar también las ventajas y desventajas que tienen los sistemas con engranajes, mucho más resistentes y más adecuados para altas prestaciones, como los motores de nuestros coches, especialmente para la caja de cambios. Debido a que engranan de forma muy precisa y al no tener problemas de deslizamiento, son más eficientes y transmiten mucha más potencia que los anteriores sistemas. También cuentan con una larga vida útil, y no necesitan demasiado mantenimiento, solo estar bien lubricados para minimizar el rozamiento.
En su contra tiene un mayor coste y complejidad, y la sensibilidad de la alineación, que deben estar perfectamente alineados para funcionar.
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