¡Bienvenidos nuevamente al blog de Welectronic! Cuando la potencia es alta, el ambiente es duro (polvo, humedad, temperatura) y no puedes permitir que la transmisión patine, la respuesta suele ser una cadena. Transportadores, motos, elevadores de cangilones y maquinaria pesada confían en ellas. En esta publicación verás los tipos de cadena, sus componentes, cómo calcular la relación con los piñones y cómo montarlas y mantenerlas.
1. Tipos de cadenas
- Cadena de rodillos: la más común. Transmite potencia entre ejes paralelos con alta eficiencia y resistencia; permite altas velocidades y cargas moderadas.
- Cadena silenciosa: placas laterales con forma que envuelven el buje. Genera menos ruido y vibración y es ideal para máquinas rápidas y precisas.
- Cadena de placas: eslabones de placas conectadas por pasadores. Diseño simple y económico, usada en transportes ligeros y mecanismos básicos.
- Cadena transportadora: lleva accesorios de empuje o soporte. Transporta y mueve materiales en líneas de producción, llenadoras y empaquetadoras.
2. Componentes y parámetros
- Placa exterior: transmite la fuerza y guía la cadena.
- Placa interior: recibe el pasador y el buje.
- Pasador: une las placas y permite el giro.
- Buje: superficie donde articula el pasador.
- Rodillo: reduce la fricción entre la cadena y el piñón. El rodillo reduce el contacto y el desgaste; el pasador y el buje permiten la articulación.
El parámetro principal es el paso (P): la distancia entre los centros de dos pasadores adyacentes. Los pasos más usados son:
- 1/4" (6,35 mm): equipos pequeños y herramientas.
- 3/8" (9,525 mm): motores, bombas y transportadores.
- 1/2" (12,7 mm): maquinaria general.
- 5/8" (15,875 mm): equipos pesados.
- 3/4" (19,05 mm): cargas muy pesadas.
3. Piñones y relación de transmisión
Los piñones tienen los dientes diseñados para encajar con los rodillos: el paso del piñón debe coincidir con el de la cadena. La relación de transmisión se obtiene con el número de dientes:
i = N1 / N2 = Z2 / Z1
v = Z · P · N / 60.000 [m/s, con P en mm y N en rpm]
C = (30 a 50) × P [distancia entre centros recomendada]
v = Z · P · N / 60.000 [m/s, con P en mm y N en rpm]
C = (30 a 50) × P [distancia entre centros recomendada]
Donde N1 y Z1 son la velocidad y los dientes del piñón motriz; N2 y Z2, los del conducido; C la distancia entre centros y P el paso de la cadena.
- i < 1: acelera y reduce el par (el piñón motriz tiene más dientes que el conducido).
- i = 1: mantiene velocidad y par (por ejemplo, Z1 = 24 y Z2 = 24).
- i > 1: reduce la velocidad y aumenta el par (por ejemplo, Z1 = 18 y Z2 = 54 da i = 3).
Aclaración sobre la ficha: en la tabla de ejemplos de la ficha aparece Z1 = 18 y Z2 = 36 para el caso i < 1 con i = 0,5. Con i = Z2/Z1, ese par de piñones da i = 2. Para obtener i = 0,5 tienes que invertir los piñones: Z1 = 36 (motriz) y Z2 = 18 (conducido).
Además, procura que el piñón pequeño tenga al menos unos 17 dientes (menos aumenta el "efecto poligonal" y el desgaste) y que la cadena abrace al menos 120° del piñón menor. El número de eslabones debe ser par, para evitar el eslabón acodado, que es más débil:
L (en eslabones) ≈ 2·(C/P) + (Z1 + Z2)/2 + [(Z2 − Z1)/(2π)]² / (C/P)
4. Montaje y mantenimiento
- Lubricación: lubrica según el tipo de cadena y las condiciones de trabajo. Usa aceite específico para cadenas o grasa adhesiva y lubrica los rodillos y bujes, no en exceso. Frecuencia recomendada: servicio ligero, cada 100-200 h; medio, cada 50-100 h; pesado, cada 25-50 h.
- Tensión: una holgura correcta evita sobrecarga en rodamientos y cadena. Presiona en el punto medio del tramo libre con una fuerza F y mide la flecha. Holgura recomendada: hasta paso 3/8", 1 % a 2 % de C; de 1/2" a 5/8", 1,5 % a 2 % de C; de 3/4" en adelante, 2 % a 3 % de C.
- Elongación: la cadena se alarga por desgaste en pasadores y bujes (no "se estira" el acero). Verifica periódicamente la longitud y reemplaza si la elongación supera el límite del fabricante. El cálculo es % elongación = (L − L0) / L0 × 100, con L la longitud medida y L0 la original. Como referencia habitual, muchos fabricantes recomiendan cambiar la cadena al llegar a 2 % o 3 % (según sea precisión o servicio general).
- Alineación: alinea correctamente los piñones; la desalineación provoca desgaste irregular y ruido. Usa regla o alineador láser.
5. Selección rápida y fallas comunes
Criterios de selección: a mayor potencia a transmitir (kW), mayor paso y más dientes; a altas rpm, cadena silenciosa, y a bajas rpm, cadena de rodillos o de placas; con cargas altas o impactos, cadena de rodillos reforzada o de mayor paso; ante polvo, humedad o químicos, lubricación y material adecuados; y define de antemano cómo vas a lubricar y dónde tendrás acceso para mantenimiento.
- Desgaste en pasadores y bujes: falta de lubricación o contaminación. Síntomas: holgura excesiva, ruido y elongación. Solución: lubricar correctamente, limpiar y revisar tensión.
- Tensión incorrecta: holgura excesiva o tensión muy alta. Síntomas: golpes, vibración y desgaste rápido. Solución: ajustar la holgura según lo recomendado.
- Desalineación: montaje incorrecto de piñones. Síntomas: desgaste lateral, ruido y calentamiento. Solución: alinear piñones y ejes.
- Dientes del piñón desgastados: desgaste normal o cadena elongada. Síntomas: salto de cadena, ruido y vibración. Solución: reemplazar piñones y cadena juntos: una cadena nueva sobre piñones gastados se desgasta en poco tiempo.
- Placas quebradas: sobrecarga, impacto o fatiga. Síntomas: rotura de la cadena y paradas inesperadas. Solución: verificar la carga y el servicio y reemplazar la cadena.
Recomendación técnica: verifica regularmente la tensión, la alineación y la lubricación de la cadena. Un mantenimiento preventivo adecuado aumenta la vida útil y evita paradas costosas.
✅ 5 Problemas Resueltos
Problema 1: Un piñón motriz de 18 dientes gira a 1440 rpm y mueve por cadena un piñón conducido de 54 dientes. Calcula la relación de transmisión y la velocidad del conducido.
Solución:
i = Z2 / Z1 = 54 / 18 = 3
N2 = N1 / i = 1440 / 3 = 480 rpm (reduce la velocidad y aumenta el par).
Solución:
i = Z2 / Z1 = 54 / 18 = 3
N2 = N1 / i = 1440 / 3 = 480 rpm (reduce la velocidad y aumenta el par).
Problema 2: Una cadena de paso 1/2" (12,7 mm) une dos piñones. ¿Qué rango de distancia entre centros recomienda la regla C = (30 a 50) × P?
Solución:
C mín = 30 × 12,7 = 381,0 mm
C máx = 50 × 12,7 = 635,0 mm
Un valor habitual de partida es 40 P = 508,0 mm.
Solución:
C mín = 30 × 12,7 = 381,0 mm
C máx = 50 × 12,7 = 635,0 mm
Un valor habitual de partida es 40 P = 508,0 mm.
Problema 3: Calcula el número de eslabones de la cadena para Z1 = 18, Z2 = 54 y C = 40 pasos. ¿Qué longitud tiene en mm con paso 12,7?
Solución:
L = 2(C/P) + (Z1 + Z2)/2 + [(Z2 − Z1)/(2π)]² / (C/P)
L = 2 × 40 + 72/2 + [36 / (2π)]² / 40 = 80 + 36 + 32,83 / 40 = 116 + 0,82
L ≈ 116,82 eslabones → se redondea al número par superior: 118 eslabones.
Longitud = 118 × 12,7 = 1.498,6 mm.
Solución:
L = 2(C/P) + (Z1 + Z2)/2 + [(Z2 − Z1)/(2π)]² / (C/P)
L = 2 × 40 + 72/2 + [36 / (2π)]² / 40 = 80 + 36 + 32,83 / 40 = 116 + 0,82
L ≈ 116,82 eslabones → se redondea al número par superior: 118 eslabones.
Longitud = 118 × 12,7 = 1.498,6 mm.
Problema 4: Se miden 100 pasos de una cadena de 1/2" y dan 1308 mm. La longitud original es 100 × 12,7 = 1270 mm. ¿Qué elongación tiene y qué decides?
Solución:
% elongación = (L − L0)/L0 × 100 = (1308 − 1270)/1270 × 100 = 38/1270 × 100 = 2,99 %.
Está en el límite de 3 % usado en servicio general: debes programar el reemplazo de la cadena (y revisar los piñones). En una transmisión de precisión, el límite de 2 % ya estaría superado.
Solución:
% elongación = (L − L0)/L0 × 100 = (1308 − 1270)/1270 × 100 = 38/1270 × 100 = 2,99 %.
Está en el límite de 3 % usado en servicio general: debes programar el reemplazo de la cadena (y revisar los piñones). En una transmisión de precisión, el límite de 2 % ya estaría superado.
Problema 5: Una cadena de paso 1/2" trabaja con C = 500 mm. Con la tabla de holgura (1,5 % a 2 % de C para pasos de 1/2" a 5/8"), ¿qué flecha debe medirse en el punto medio del tramo libre?
Solución:
Holgura mínima = 0,015 × 500 = 7,5 mm
Holgura máxima = 0,02 × 500 = 10,0 mm
La flecha correcta está entre 7,5 y 10 mm.
Solución:
Holgura mínima = 0,015 × 500 = 7,5 mm
Holgura máxima = 0,02 × 500 = 10,0 mm
La flecha correcta está entre 7,5 y 10 mm.
🏋️ 5 Ejercicios Propuestos
Ejercicio 1: Un piñón motriz de 36 dientes gira a 600 rpm y mueve un piñón de 18 dientes. Calcula i y la velocidad del conducido.
i = 18 / 36 = 0,5 (i < 1: acelera).
N2 = 600 / 0,5 = 1200 rpm
N2 = 600 / 0,5 = 1200 rpm
Ejercicio 2: Una cadena de paso 3/8" (9,525 mm) debe montarse con la regla C = (30 a 50) × P. ¿Qué rango de C es adecuado?
C mín = 30 × 9,525 = 285,75 mm; C máx = 50 × 9,525 = 476,25 mm
Ejercicio 3: Se miden 50 pasos de una cadena de 1/2" y dan 651 mm (originalmente 50 × 12,7 = 635 mm). ¿Cuál es la elongación?
(651 − 635)/635 × 100 = 16/635 × 100 = 2,52 %. Está por encima del 2 % de precisión y por debajo del 3 % de servicio general.
Ejercicio 4: Un piñón de 18 dientes con cadena de paso 12,7 mm gira a 1440 rpm. ¿Cuál es la velocidad lineal de la cadena?
v = Z · P · N / 60.000 = 18 × 12,7 × 1440 / 60.000 = 5,49 m/s
Ejercicio 5: Una cadena presenta golpes, vibración y desgaste rápido, y al presionar el tramo libre la flecha es mucho mayor que la recomendada. ¿Qué falla es y cómo se corrige?
Es tensión incorrecta (holgura excesiva). Se corrige ajustando la holgura según la recomendación (porcentaje de C según el paso). Revisa también si hay elongación por desgaste: si la cadena superó el límite, ajustar no basta y hay que cambiarla.