Mundo de Engranajes
Guía de diseño, formas de dientes y selección de materiales para transmisión de potencia.
1. Forma del Diente: ¿Recto o Helicoidal?
Engranaje Recto (Spur Gear)
Los dientes son paralelos al eje de rotación. Es el diseño más simple y económico.
- Contacto: Impacto instantáneo a lo largo de todo el diente.
- Carga Axial: NULA. No empuja el eje hacia afuera.
- Ruido: Alto a grandes velocidades.
Engranaje Helicoidal
Los dientes están cortados en ángulo (hélice) respecto al eje.
- Contacto: Gradual y suave. Comienza en un punto y se extiende.
- Carga Axial: ALTA. Genera empuje lateral (requiere rodamientos cónicos o axiales).
- Ruido: Muy bajo. Ideal para transmisiones automotrices.
2. Configuraciones Especiales
⚙️ Cónicos (Bevel Gears)
Diseñados para transmitir potencia entre ejes que se cruzan, generalmente a 90 grados (ej. diferencial de un auto). Pueden tener dientes rectos o espirales (Gleason).
🐛 Sinfín y Corona (Worm Gear)
Un tornillo mueve una rueda dentada. Ofrece la mayor reducción de velocidad en poco espacio (ej. 60:1). Tiene la ventaja de ser "autobloqueante" (la rueda no puede mover al tornillo).
📏 Cremallera y Piñón
Convierte movimiento rotatorio en lineal. Usado en direcciones de autos, portones eléctricos y máquinas CNC.
🪐 Planetarios (Epicicloidales)
Un engranaje central (sol) mueve a varios satélites dentro de una corona. Ofrece una densidad de torque brutal en un espacio compacto.
3. Materiales de Fabricación
La elección depende de la carga, la velocidad y si se requiere silencio.
- Acero (Templado/Cementado) El rey de la industria. Aceros como SAE 8620, 4140 o 1045. Se someten a tratamientos térmicos para endurecer la superficie del diente y resistir el desgaste, manteniendo el núcleo tenaz para no romperse.
- Bronce (Fosforado/Aluminio) Usado casi exclusivamente en ruedas de Corona (Sinfín). ¿Por qué? Para reducir la fricción contra el tornillo de acero. El bronce actúa como "fusible": se desgasta antes que el tornillo.
- Fundición de Hierro Económico y fácil de mecanizar. Tiene buena resistencia al desgaste y amortigua vibraciones, pero es frágil ante impactos fuertes.
- Plásticos Técnicos (Nylon / Acetal) Para impresoras, juguetes o industria alimentaria. Son silenciosos y no necesitan lubricación, pero soportan cargas bajas y el calor los deforma.
4. Comparativa Técnica
| Tipo | Ventajas | Desventajas |
|---|---|---|
| Dientes Rectos | ✔ Alta eficiencia (98-99%) ✔ Económico ✔ No genera empuje axial |
✖ Muy ruidoso ✖ Menor capacidad de carga que el helicoidal |
| Helicoidal | ✔ Silencioso y suave ✔ Mayor torque (más diente en contacto) ✔ Altas RPM |
✖ Genera fuerza axial (requiere rodamientos caros) ✖ Más costoso de fabricar |
| Sinfín-Corona | ✔ Reducción masiva (ej. 100:1) ✔ Freno automático (seguridad) |
✖ Baja eficiencia (mucha fricción/calor) ✖ Desgaste rápido (bronce) |
| Doble Helicoidal | ✔ Cancela el empuje axial ✔ Extremadamente robusto |
✖ Fabricación muy compleja y costosa |