Dos parámetros determinan el tamaño y las prestaciones de cualquier engranaje cilíndrico: el módulo y el ángulo de presión. Elegirlos bien significa evitar problemas de compatibilidad, optimizar la vida útil y controlar los costes de fabricación. Esta es la guía de decisión práctica.
El módulo m es la magnitud fundamental de la geometría de los engranajes en el sistema métrico. Expresa la relación entre el diámetro del círculo primitivo d y el número de dientes z:
d = m × z
En términos simples: un engranaje de módulo 2 con 20 dientes tiene d = 40 mm; con 30 dientes, d = 60 mm. Cuanto mayor es el módulo, más grandes y robustos son los dientes. Dos engranajes engranan correctamente si tienen el mismo módulo: es la regla de oro del diseño de transmisiones.
En el mundo anglosajón se usa el Diametral Pitch (DP) en lugar del módulo: DP = 25,4 / m. Un módulo de 1 equivale a DP = 25,4; un módulo de 2 equivale a DP ≈ 12,7. Esta equivalencia es útil en proyectos internacionales.
La norma ISO 54 define dos series de módulos preferentes. La Serie 1 tiene prioridad y cubre las necesidades más comunes; la Serie 2 se reserva para casos especiales.
| Serie | Valores de módulo |
|---|---|
| Serie 1 (prioritaria) | 1 · 1,25 · 1,5 · 2 · 2,5 · 3 · 4 · 5 · 6 · 8 · 10 · 12 · 16 · 20 |
| Serie 2 (si es necesario) | 1,125 · 1,375 · 1,75 · 2,25 · 2,75 · 3,5 · 4,5 · 5,5 · 7 · 9 · 11 · 14 · 18 |
Usar la Serie 1 siempre que sea posible garantiza la intercambiabilidad de piezas y herramientas. La Serie 2 se emplea principalmente para sustituir diseños existentes o cuando un valor intermedio es geométricamente necesario.
| Aplicación | Rango de módulo | Observación |
|---|---|---|
| Mecánica de precisión / instrumentos | 0,1 – 0,5 | Relojería, cámaras, sensores |
| Hobby y modelismo | 0,5 – 1,0 | Modelos RC, robótica educativa |
| Impresión 3D (FDM) | 1,5 – 3 | Las marcas de capa limitan el módulo mínimo |
| Corte láser | 2 – 4 | Según el grosor del material |
| Construcción mecánica general | 2 – 5 | Transmisiones, transportadores |
| Industria pesada | 4 – 10+ | Reductores, grúas, energía eólica |
El ángulo de presión α es el ángulo entre la tangente común en el punto de contacto primitivo y la línea de acción (línea según la cual actúan las fuerzas normales entre flancos). Es uno de los parámetros que más influye en los esfuerzos transmitidos a los ejes y cojinetes.
Un ángulo de presión mayor implica:
| Ángulo de presión | Estándar | z_min | Características |
|---|---|---|---|
| 14,5° | Obsoleto (legado AGMA) | ≈ 32 | Funcionamiento silencioso, sensible a errores de distancia entre centros; apenas se usa en diseños nuevos |
| 20° | ISO / EN – Estándar mundial | 17 | Mejor equilibrio entre silencio, resistencia y fabricabilidad; primera elección para cualquier diseño nuevo |
| 25° | Aplicaciones de alta carga | 11 | Máxima resistencia de flancos; fuerzas en cojinetes más elevadas; piñones pequeños sin socavado |
La elección de 20° como estándar mundial no es casual: en este ángulo el equilibrio entre funcionamiento silencioso, presión de contacto y resistencia a flexión del pie es óptimo. Solo se desvía de este valor en aplicaciones muy específicas, como engranajes de tornillo sin fin (14,5° para flancos blandos) o reductores de alto rendimiento para energía eólica (25°).
El grado de recubrimiento ε indica el número medio de pares de dientes simultáneamente en contacto. Es una medida directa de la regularidad del movimiento y la distribución de carga:
El grado de recubrimiento aumenta con el número de dientes, disminuye con el ángulo de presión y aumenta con corrección de perfil positiva. Con 20° y z₁ = z₂ = 20 se obtiene típicamente ε ≈ 1,7 — un buen punto de partida. Cuando z cae a 12, ε desciende a aproximadamente 1,4, en el límite de lo aceptable.
Introduce tus parámetros y visualiza instantáneamente el perfil de diente resultante – con grado de recubrimiento, círculo primitivo y opciones de exportación.
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