Nº 0610224. Tren de engranajes compuesto (1986)

Un engranaje es un mecanismo formado por dos ruedas dentadas engranadas entre sí de modo que, cuando una gira, sus dientes empujan a los de la otra rueda, haciéndola girar en sentido contrario La rueda motriz es la que se hace girar mediante un motor o una manivela accionada, por ejemplo, con la mano, y la rueda conducida es la que resulta arrastrada por la anterior. La rueda dentada menor del par se suele llamar piñón y la mayor se conoce como rueda o engrane. Cuanto mayor sea el número de dientes de la rueda conducida, menor será su velocidad angular de giro. La razón de transmisión es el cociente entre las velocidades angulares de la rueda de salida (conducida) y la de la rueda de entrada (motriz). Si la razón es mayor que 1, se habla de mecanismo multiplicador y si es menor que 1, se dice reductor.

Un tren de engranajes es un mecanismo formado por varios pares de engranajes acoplados de forma que el elemento conducido de una pareja es el conductor de la siguiente. Los trenes de engranajes se utilizan cuando se necesita conseguir factores de transmisión muy grandes o muy pequeños que no pueden conseguirse con un único par de ruedas engranadas.

Los trenes de engranajes se utilizan, por ejemplo, para la transmisión del movimiento desde el eje de una fuente de energía, como puede ser un motor de combustión interna o un motor eléctrico, hasta otro eje situado a cierta distancia y que ha de realizar un trabajo, por ejemplo, para mover las ruedas de un coche. También se utilizan en mecanismos de relojería para dividir la rotación de la rueda de escape y reducir la velocidad para marcar los segundos, minutos y horas y, de la misma manera, fueron la base de las calculadoras mecánicas que se utilizaron entre los s. XVII y la primera mitad del s. XX.

Los primeros engranajes podrán haber aparecido en China antes del s. II d.C., si bien el mecanismo de Anticitera, una calculadora astronómica griega con al menos treinta engranajes de bronce, podría datar del s. II a.C. Ya en el s. XI se usaron engranajes en algunos relojes del mundo islámico y, muy especialmente en la Edad Media, se usaron engranajes de madera en diversas máquinas para ruedas de agua tipo noria o en ruedas de molino para moler grano. Ya en el siglo XIX, se diseñan los engranajes helicoidales y aparecen las fresadoras, máquinas herramientas para el tallado tanto de engranajes rectos, como cónicos o helicoidales, y en el primer cuarto del s. XX empiezan a utilizarse en la automoción.

El tren de engranajes de nuestra colección es un conjunto de pequeño tamaño, con dimensiones de 8,3 cm x 8,7 cm x 12,1 cm. Es un tren de engranajes compuesto ya que en uno de los ejes hay más de una rueda dentada, y es un tren no recurrente porque el eje de entrada y el de salida no están alineados. Su relación de transmisión es de signo positivo, ya que el sentido de giro de la rueda de entrada y de la rueda de salida es el mismo. Todos sus engranajes de tipo recto, esto es, con las líneas de los dientes paralelas entre sí y perpendiculares al disco de la rueda, y son exteriores, es decir, en cada pareja, los dientes engranan entre sí por su perímetro exterior.

El tren consta de cuatro ruedas de engranajes (A, B, C y D), con 12, 30, 14 y 28 dientes, respectivamente. La rueda de entrada A es accionada mediante una manivela y arrastra a la B, estando ésta conectada en el mismo eje a la C, y ésta engrana a la de salida D. Dado el número de dientes de cada rueda de la pareja, la primera pareja, la AB, reduce pues la velocidad angular de giro en un factor (12/30), es decir, (2/5); la pareja BC no cambia el ritmo de giro pues ambas ruedas giran juntas en el mismo eje; y la pareja CD provoca una reducción de (14/28), es decir, (1/2). Con ello, el factor de reducción del conjunto o relación de transmisión teórico es de (2/5) x (1/2) = (1/5), es decir, la rueda de salida girará a un número de rpm que será 1/5 de la velocidad de giro que se imprima a la rueda de entrada mediante la manivela. Y en efecto, si se hacen marcas de referencia en un diente de cada rueda, se observa que cuando la rueda de entrada ha dado 5 vueltas completas, la de salida sólo ha dado 1 vuelta.

Este tren de engranajes, para uso formativo y didáctico, fue realizado en acero, sobre un soporte para mesa, como práctica de taller de nuestros alumnos de Ingeniería Técnica Industrial del curso 1985-86, y el sistema de fijación de la manivela fue restaurado y reparado en 2021 por el hermano del catalogador de la pieza, D. Ángel Vitores González.

Catalogación, documentación, texto y fotografía: Prof. A. Vitores (2021)