Dentro de las transmisiones flexibles, las transmisiones por cadenas son las más empleadas cuando se demanda grandes cargas en los accionamientos con alta eficiencia y sincronismo de velocidad en los elementos de rotación.
Características fundamentales de las transmisiones por cadenas
- Las transmisiones por cadenas se emplean fundamentalmente, en accionamientos con árboles dispuestos a mayor distancia entre centros que los engranajes de ruedas cilíndricas con ejes paralelos.
- Para relaciones de transmisión hasta seis, aunque pudieran emplearse como máximo hasta diez, tienen una eficiencia del 97-98% y en su funcionamiento no se manifiesta el deslizamiento.
- Su duración es menos que la de los engranajes, debido al desgaste en las articulaciones de las cadenas, lo que también impone regímenes de lubricación específicos según la velocidad lineal de trabajo de la cadena.
- Comparando las transmisiones por cadenas de rodillos con las transmisiones por engranajes cilíndricos, el costo de inversión inicial es aproximadamente el 85% de estos últimos.
Clasificación de las cadenas
La clasificación de las cadenas está basada en dos aspectos fundamentales:
Clasificación de cadenas de acuerdo al tipo de cadena que se emplee:
- De rodillos
- De casquillos
- Dentadas
- Abiertas o vaucanson
Clasificación de cadenas de acuerdo al trabajo que realizan:
- Cadenas de tracción que sirven para mover cargas en las máquinas transportadoras.
- Cadenas impulsoras que sirven para transmitir la energía mecánica de un árbol a otro.
Aplicaciones de la transmisión por cadena
Este tipo de transmisión tiene una amplia aplicación en la industria contemporánea, específicamente cuando el uso de otras transmisiones se hace muy difícil. Estos casos son:
- Con distancia entre ejes medias, donde los engranajes necesitarían ruedas parásitas o escalones intermedios innecesarios para obtener la relación de transmisión requerida.
- Si es necesario el funcionamiento sin resbalamiento, lo que impide el uso de transmisiones por correas.
- Si son rigurosas las exigencias en las dimensiones exteriores, donde las transmisiones por correas estarían limitadas.
- El campo de aplicación puede ampliarse recurriendo a artificios especiales. Por ejemplo:
- En casi de choques de gran periodicidad y velocidades elevadas, suele emplearse amortiguadores con el fin de limitar las oscilaciones de la cadena.
- En caso de separaciones muy grandes entre ejes, es recomendable el empleo de apoyos, con el fin de disminuir el esfuerzo de la cadena debido a su propio peso.
Ventajas de la utilización de cadenas para la transmisión
Las ventajas fundamentales de este tipo de transmisión son:
- Posibilidad de empleo en una amplia gama de distancia entre centros.
- Dimensiones exteriores menores que las transmisiones por correas.
- Ausencia de deslizamiento.
- Alta eficiencia.
- Pequeñas fuerzas actuando sobre los árboles, pues no necesitan tensado inicial.
- Posibilidad de transmitir el movimiento a varias ruedas.
Principios de mantenimiento de la cadena
Deterioros en las transmisiones por cadenas
Las causas principales de los fallos de funcionamiento de las transmisiones por cadenas son:
Desgaste de las articulaciones
Es la causa principal del fallo de las transmisiones por cadenas.
- Provoca su alargamiento durante su funcionamiento, desgastándose principalmente los pasadores, los casquillos y rodillos.
- Con el tiempo de explotación, el paso de la cadena aumenta hasta que los eslabones entran indebidamente en los dientes de la rueda, surgiendo el peligro de alterarse el engranaje y de que salte la cadena de las ruedas.
- La experiencia ha mostrado que el desgaste en la cadena de una transmisión de potencia puede ser tolerado hasta que no presente un alargamiento mayor de los siguientes valores:
Deterioros en las transmisiones por cadenas
- En accionamientos simples: 3% de su longitud inicial.
- En accionamientos de elevadas exigencias: 2% de su longitud inicial.
- En accionamientos con exigencias de sincronismo: 1% de su longitud inicial.
Por ejemplo: una cadena de 66 eslabones de ¾” (19,05 mm de paso), de una transmisión industrial con exigencias normales de explotación, tiene una longitud inicial 1257.3 mm (19,05 mm X 66), cuando la cadena se estire hasta una longitud de 1295,0 mm (1257,3 mm X 1,03) debe ser reemplazada.
Deterioros en las transmisiones por cadenas
Rotura de los agujeros de las placas
- Este deterioro está asociado a una rotura por fatiga del material en los agujeros de las placas, que soportan una carga con variaciones en su magnitud durante el recorrido del eslabón por los ramales de la cadena.
- Es un deterioro con grandes probabilidades de ocurrencia en las cadenas de rodillos rápidas y muy cargadas que trabajan dentro de carcasas cerradas con buena lubricación.
Deterioros en las transmisiones por cadenas
Pérdida del ajuste por interferencia entre los pasadores y casquillos con las placas
- Este es un deterioro asociado a defectos de fabricación y escasa calidad de cadena.
- Si el ajuste prensado de los pasadores y casquillos con los agujeros de las placas está mal ejecutado, estos elementos darán vueltas en los sitios de ajuste, con intensificación del desgaste de las piezas conjugadas.
- Aunque puede ser un deterioro detectado en un solo eslabón, esta perdida de la interferencia entre el pasador y/o casquillo con la placa hará que la cadena trabaje mal.
Picadura de los rodillos
- Este deterioro consiste en la aparición sobre las superficies de los rodillos de pequeños hoyos semejantes a cavidades alveolares que crecen, convirtiéndose luego en oquedades.
- Este es un deterioro típico de fatiga superficial del material y puede ocurrir en cadenas sumergidas en aceite con rodillos poco endurecidos.
Desgaste de los dientes de las ruedas
- Debido al contacto con deslizamiento entre los dientes de las ruedas y los rodillos de la cadena, es inevitable un desgaste del flanco activo de los dientes, mucho mayor en cadenas cargadas y sujetas a elevadas velocidades.
- Generalmente una observación del trabajo de la transmisión por cadenas permite diagnosticar los problemas y las causas que los provocan.
- A continuación se brindan un grupo de soluciones que la práctica ha permitido recomendar como efectivas antes los problemas más probables a encontrar en la explotación de las transmisiones por cadenas.
Problemas prácticos más probables a encontrar durante la explotación de transmisiones por cadenas
Ruido Excesivo
- Desalineación de las ruedas dentadas.
- Incorrecto tensado de la cadena (muy floja o muy apretada)
- Necesidad de lubricación.
- Cadena y/o dientes de las ruedas desgastados.
- Deterioro de los apoyos o soportes de la transmisión.
- Cadena seleccionada con un paso demasiado grande para la velocidad de explotación.
- Ruedas con un número de dientes muy pequeño.
Desgaste lateral de las placas en los eslabones de la cadena y dientes de las ruedas
- Desalineación de las ruedas dentadas.
Cadena que salta sobre los dientes de las ruedas
- Desgaste de la cadena.
- Incorrecto tensado de la cadena.
- Mal tallado o desgaste de los dientes en las ruedas.
- Mal dimensionado de las ruedas.
- Acumulación de suciedad y materias extrañas entre dientes.
Rotura de los pasadores, casquillos o rodillos
- Velocidad de la cadena muy elevada para el paso seleccionado.
- Pequeño número de dientes en las ruedas.
- Cargas externas de impacto asociadas a grandes choques.
- Mal tallado o desgaste de los dientes de las ruedas.
- Escasa lubricación.
- Corrosión de la cadena y/o dientes de las ruedas.
Movimiento de la cadena con tirones
- Escaso tensado de la cadena.
- Cargas externas altamente pulsantes.
- Uno o más eslabones rígidos (perdida de flexibilidad)
- Cadena con desgaste desigual.
Rotura de los dientes
- Obstrucción con material u objeto externo, localizado generalmente, en las guarderas de la cadena.
- Excesivas cargas de impacto, especialmente con ruedas pequeñas de hierro fundido.
- Dientes de las ruedas hacen contacto con los rodillos en la parte superior.
- Acumulación de suciedad y materias extrañas entre dientes.
Cadena rígida (poco flexible)
- Escasa lubricación.
- Corrosión.
- Sobrecargas excesivas.
- Suciedad en las articulaciones de la cadena.
- Desalineación de las ruedas.
- Perdida de la interferencia en las placas de la articulación de la cadena.
Cadena sobrecalentada durante el trabajo
- Velocidad de la cadena muy elevada para el paso seleccionado.
- Velocidad de la cadena muy elevada para sumergirse en un baño de aceite.
- Cadena sumergida muy profundamente en el baño de aceite.
- Escasa lubricación.
- Rozamiento de la cadena o los árboles con alguna obstrucción.
Lubriación de las cadenas
En las transmisiones por cadenas una correcta y efectiva lubricación evita el excesivo desgaste de las articulaciones y es quizás el factor con más influencia en la vida útil de las cadenas. Experiencias prácticas, han demostrado que cadenas trabajando a plena carga y sin lubricar pueden alcanzar los niveles limites de desgastes en poco menos de 200 horas, en cambio puede ser aumentada de 3 a 10 veces más la vida útil de las cadenas si estas son lubricadas manualmente de forma periódica.
Existen 5 tipos básicos de formas de lubricación de las cadenas, tanto más complejos mientras mayor es la velocidad lineal de la cadena.
- Lubricación manual y periódica (es típica el uso de aceiteras y brochas).
- Lubricación periódica por inmersión en aceite de la cadena.
- Lubricación continua por goteo.
- Lubricación continua por inmersión.
- Lubricación continua por aceite de presión.
Estudios realizados, permiten conocer la influencia decisiva de la lubricación en la capacidad de carga de la cadena, considerando el valor de potencia transmisible que garantiza un mismo nivel de desgaste en igual tiempo. Valores comparativos de la potencia transmisible según las condiciones de lubricación y la velocidad de la cadena son mostrados en la siguiente tabla.
| VELOCIDAD | LUBRICACION | LUBRICACION INADECUADA | SIN LUBRICACION |
| DE LA CADENA | PERFECTA | ACEITE LIMPIO-ACEITE CON IMPUREZAS | |
| HASTA 4 M/S | 100% | 70% – 40% | 20% |
| HASTA 7 M/S | 100% | 40% – 25% | Condición inadmisible |
En transmisiones por cadenas con velocidades bajas, en las que no se emplea un cárter sellado, puede ser empleada la lubricación por goteo, por inmersión periódica de la cadena en grasa consiste calentada hasta su dilución (cada 120-180 horas) y con aceiteras (periodos entre 6 y 8 horas de trabajo).
En las transmisiones por cadenas de responsabilidad es necesario emplear, siempre que sea posible, la lubricación continua con aceite en cárter, según los siguientes métodos.
- Lubricación por inmersión de la cadena en el baño de aceite. En este procedimiento, la inmersión de la cadena no debe superar la altura de las placas y se emplea en cadenas con velocidades no mayores de 10 m/s, para evitar la agitación inadmisible del aceite.
- Lubricación por salpicadura. En este método la salpicadura se realiza con ayuda de salientes guías, aros especiales salpicadores y de pantallas rechazadoras mediante los cuales el aceite se derrama sobre la cadena, es típico su empleo en cadenas con velocidades entre 6 y 12 m/s, cuando el nivel del aceite en el baño no puede ser elevado hasta tocar la cadena.
- Lubricación a presión mediante bomba. Es el método más efectivo en transmisiones de elevadas exigencias de explotación y cuando la cadena supera la velocidad de 12 m/s.
Consejos para el mantenimiento de las cadenas
Elegir la cadena más adecuada para la potencia, velocidad y tarea del mecanismo donde será colocada.
- Antes de comenzar la sustitución de una cadena u otro elemento de transmisión, asegurarse de que estén tomadas todas las medidas de seguridad para que la máquina, motores o mecanismos no pueden ponerse en marcha automáticamente (PLCs, termostatos, etc) ni accidentalmente.
- Respetar la información del fabricante en cuanto a colocación o sustitución, sin forzar JAMÁS la cadena en el momento del montaje, destensando la transmisión o desmontando coronas dentadas si fuera necesario.
- Utilizar cadenas especiales estancas, inoxidables, etc en los ambientes donde fuera necesario por la presencia de suciedad, sustancias químicas o corrosivas, etc.
- Comprobar periódicamente la alineación de las coronas dentadas, así como la holgura de sus cojinetes o rodamientos.
- Comprobar periódicamente el alargamiento de la cadena usada, sustituyéndola en caso de que sea mayor a un 2-3 % en longitud.
- Controlar especialmente el tensado en transmisiones de cadenas de coronas de pequeño diámetro y pocos dientes, para evitar saltos de dientes y la generación de vibraciones y ruidos.
- Efectuar un programa de limpieza y engrase de la cadena, en función de su trabajo y ubicación, intentando seguir instrucciones del fabricante de ese equipo o de elementos de máquinas similares.
- Al sustituir una cadena de transmisión por rotura o desgaste, comprobar el desgaste de las coronas dentadas. Si este es claro, no deberá montarse NUNCA una cadena nueva sobre coronas ya gastadas, reducirá la vida de la cadena de forma contundente.
- Tras sustituir una cadena y tensarla o ajustarla, montar de forma inmediata todas las cubiertas y protecciones de seguridad.