Polipastos teor a y aplicaciones

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Polipastos teoría y aplicaciones
Es habitual en el día a día de los trabajos verticales que necesitemos desplazar una carga cuya masa sea demasiado pesada para poder moverla aplicando la fuerza de una sola persona. Para hacer frente a esta contingencia solemos recurrir a lospolipastos. En este artículo vamos a abordar su funcionamiento desde un  punto de vista teórico y repasar algunas de las soluciones que nos pueden facilitar las cosas. 
1. Conceptos básicos
Podemos definir un polipasto como una combinación de poleas fijas y móviles recorridas por una cuerda que tiene uno de sus extremos conectado a un punto fijo. La función principal de un polipasto no es otraque el desplazamiento de objetos demasiado pesados como para ser manipulados de forma exclusiva por la fuerza de una persona.
Para comprender el funcionamiento de un polipasto es necesario repasar previamente tres conceptos fundamentales:
Ventaja mecánica
La ventaja mecánica (VM) se define como la relación que existe entre la fuerza resistente (r) y la potencia (p), o lo que es lo mismo, entre lacarga que queremos desplazar y la fuerza que debemos aplicar. Dicha relación se expresa matemáticamente así:
VM = resistencia/ potencia
Así, por ejemplo, es habitual hablar de polipastos 3:1, 4:1, 6:1, 9:1, etc para referirnos a sistemas que nos permiten desplazar una carga realizando un esfuerzo 3, 4, 6 ó 9 veces inferior al que deberíamos aplicar en un sistema 1:1, es decir, en un sistema conventaja mecánica nula.
A lo largo de este artículo hablaremos de ventajas mecánicas teóricas, es decir, sin tener en cuenta rozamientos y demás ineficiencias.
Clases de poleas
Una polea es una máquina simple que consiste en una rueda móvil que gira alrededor de un eje, por donde pasa una cuerda en cuyos dos extremos actúan, respectivamente, la potencia y la resistencia. Diferenciamos dos clasesfundamentales de poleas: las fijas y las móviles.



Polea fija
Cuando al desplazar una carga, una polea no experimenta ningún movimiento de translación, hablamos de polea fija. En esta clase de poleas las tensiones (fuerzas) a ambos lados de la cuerda son iguales (T1 = T2) y por tanto éstas no reducen la fuerza necesaria para levantar un cuerpo, es decir, no aportan ventaja mecánica alguna. Sinembargo permiten cambiar el ángulo en el que se aplique esa fuerza y transmitirla hacia el otro lado de la cuerda.

En ambos casos T1 = T2
El ejemplo más claro es la típica polea utilizada en una obra: situada en la parte superior de una estructura, permite elevar una carga aplicando una fuerza igual a dicha carga.

Polea móvil


Cuando al desplazar una carga, una polea sí experimenta un movimiento detranslación, hablamos de polea móvil. En esta clase de poleas la fuerza para lograr el equilibrio se divide por dos siempre y cuando las cuerdas trabajen de forma paralela (sin formar un ángulo). En otras palabras, la ventaja mecánica de una polea móvil es del 50% ó 2:1.  Como consecuencia de esta ganancia, al reducir la fuerza ejercida, se multiplica por 2 la distancia del recorrido: para elevaruna carga 10 metros, tendríamos que pasar 20 metros por el sistema. ¡Nada es gratis!
P = T1 + T2
T1 = T2
T1 = P/2
Si, en cambio, tenemos un ángulo entre las cuerdas la ventaja mecánica teórica irá disminuyendo a medida que se incrementa dicho ángulo. 
  
Así, obtenemos T = P x cos a / 2
Estos son algunos ejemplos de las variaciones de la ventaja mecánica teórica en función del ángulo:
 
0º -> P/230º -> P/1.7
45º -> P/1.4
60º -> P
 
Aquí vemos claramente que cuanto mayor es el ángulo ángulo menor es la ganancia siendo 0º el ángulo óptimo.
2. Tipos de polipastos
Podemos clasificar los polipastos en tres categorías distintas:
 
 


Polipastos simples. 
Si las poleas móviles de un sistema se desplazan hacia arriba (o en la misma dirección que la carga) y lo hacen a la misma velocidad,...