EJERCICIOS RESUELTOS · MECÁNICA

Ejercicios de engranajes, torque y potencia

Relaciones de transmisión, torque de un motor, reductores con pérdidas y la potencia necesaria para mover cargas reales.

7 problemas · solución paso a paso · comprobación automática

Elegir un motor y su transmisión es un problema de equilibrio entre velocidad y torque. Estos ejercicios recorren el camino completo: de los dientes de un engranaje a los kilovatios del motor, pasando por la eficiencia, que en la práctica nunca es del 100 %.

Cómo practicar: lee el enunciado, resuélvelo en papel y escribe tu resultado en la casilla (en la unidad indicada). Si fallas, abre la solución y compara paso a paso. Se aceptan diferencias de redondeo de hasta un 2 %.

1Básico

Un piñón de 20 dientes a 1500 RPM mueve un engranaje de 60 dientes. ¿A qué velocidad gira la salida?

RPM
Ver solución paso a paso
  1. Relación: i = Z2 / Z1 = 60 / 20 = 3.
  2. n2 = n1 / i = 1500 / 3 = 500 RPM.
  3. Sin pérdidas, el torque se multiplica por 3.

Respuesta: 500 RPM

Abrir en la calculadora con estos datos →
2Básico

Un motor de 5.5 kW gira a 1450 RPM. ¿Qué torque nominal entrega?

N·m
Ver solución paso a paso
  1. Velocidad angular: ω = 1450 · 2π / 60 = 151.84 rad/s.
  2. T = P / ω = 5500 / 151.84 = 36.2 N·m.
  3. Atajo práctico: T ≈ 9550 · P[kW] / n[RPM].

Respuesta: 36.22 N·m

Abrir en la calculadora con estos datos →
3Intermedio

El motor anterior se acopla a un reductor 3:1 con eficiencia del 95 %. ¿Qué torque hay en el eje de salida?

N·m
Ver solución paso a paso
  1. T2 = T1 · i · η.
  2. T2 = 36.2 · 3 · 0.95 = 103.2 N·m.
  3. La velocidad baja a 1450 / 3 ≈ 483 RPM.

Respuesta: 103.23 N·m

4Intermedio

Un tren compuesto tiene dos etapas: 18 → 54 dientes y 15 → 45 dientes. Si entra a 1800 RPM, ¿a cuánto sale?

RPM
Ver solución paso a paso
  1. Relación total = producto de las relaciones: (54/18) · (45/15) = 3 · 3 = 9.
  2. nsalida = 1800 / 9 = 200 RPM.
  3. Con una sola etapa 9:1 el engranaje conducido sería muy grande; por eso se usan trenes compuestos.

Respuesta: 200 RPM

Abrir en la calculadora con estos datos →
5Básico

Una polea motriz de 200 mm de diámetro gira a 200 RPM. ¿A qué velocidad avanza la faja (banda) transportadora?

m/s
Ver solución paso a paso
  1. v = π · D · n / 60.
  2. v = π · 0.2 · 200 / 60 = 2.09 m/s.

Respuesta: 2.09 m/s

Abrir en la calculadora con estos datos →
6Intermedio

Se quiere elevar una carga de 500 kg a 0.5 m/s. ¿Qué potencia necesita el motor si el sistema tiene eficiencia del 85 %?

kW
Ver solución paso a paso
  1. Potencia útil: P = m · g · v = 500 · 9.81 · 0.5 = 2452.5 W.
  2. Potencia del motor: 2452.5 / 0.85 = 2885 W ≈ 2.89 kW.
  3. Se elegiría el motor comercial inmediato superior: 3 kW.

Respuesta: 2.89 kW

7Básico

Un tambor de 300 mm de diámetro enrolla un cable que levanta 200 kg. ¿Qué torque necesita el tambor?

N·m
Ver solución paso a paso
  1. Fuerza: F = m · g = 200 · 9.81 = 1962 N.
  2. Torque: T = F · r = 1962 · 0.15 = 294.3 N·m.
  3. Duplicar el diámetro del tambor duplica el torque necesario.

Respuesta: 294.3 N·m

Ejercicios con fines educativos. Los valores son típicos y redondeados; en un diseño real verifica hojas de datos y normas aplicables.