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La Diferencia Entre Pasadores Elásticos en Espiral y Pasadores Elásticos Ranurados

por Adolf Valasek, Ingeniero de Aplicaciones

¿Qué es un Pasador Elástico?

Un Pasador Elástico, también conocido como Pasador de Tensión o Pasador Rolado, es un elemento de fijación mecánico que se utiliza para unir dos o más piezas de un ensamble. Los Pasadores Elásticos son piezas huecas con forma de tubo diseñadas para ser más grandes que el orificio y están fabricados con diversos tipos de acero flexible u otros materiales.

La principal diferencia entre un Pasador Elástico y un Pasador Sólido clásico es que su rigidez radial es significativamente menor que la del material receptor. Los Pasadores Sólidos pueden tener una superficie lisa e ininterrumpida (como los bujes) o pueden diseñarse con características de retención, como ranuras, estrías o rebordes. Los Pasadores Sólidos se retienen normalmente desplazando o deformando el material receptor. Sin embargo, en los casos en que el pasador está rectificado con precisión y el orificio está escariado con precisión, el ajuste de un Pasador Sólido Rectificado puede controlarse con mucha precisión entre un ligero juego y una pequeña interferencia que no provocará el desplazamiento del material ni del pasador ni del material receptor. No obstante, el rectificado y escariado de precisión tanto del pasador como del orificio hacen que esta opción de fijación sea una de las más costosas.

Por otro lado, la flexibilidad del Pasador Elástico le permite absorber una tolerancia de orificio mucho mayor que los Pasadores Sólidos rígidos. Esto hace que la preparación del orificio sea menos tediosa y menos costosa, lo que se traduce en un menor costo total de fabricación. La rigidez comparativamente menor también aporta otra ventaja: los Pasadores Elásticos no dañan el orificio de alojamiento (cuando se seleccionan correctamente), hasta tal punto que se pueden reparar sin necesidad de volver a mecanizar las piezas.

Hay dos tipos básicos de Pasadores Elásticos: Pasadores Elásticos Ranurados y Pasadores Elásticos en Espiral.

Pasadores Elásticos Ranurados

Un Pasador Elástico Ranurado se caracteriza por su sección transversal en forma de C y una ranura paralela a su eje. Aunque se desconoce su origen exacto, han aparecido como concepto en dispositivos mecánicos a lo largo de la historia moderna. Con el tiempo, a través de diversas normas industriales, se han convertido en lo que se utiliza comúnmente hoy en día en muchos tipos de aplicaciones diferentes. Existen varias normas industriales activas, pero cuatro (4) prevalecen y representan la mayor parte de la demanda de Pasadores Ranurados: ASME B18.8.2, ASME B18.8.4M, ISO 8752 e ISO 13337.

Pasadores Elásticos en Espiral

Un Pasador Elástico en Espiral se reconoce por su sección transversal de 2¼ espiras. La historia del Pasador en Espiral es mucho más clara. Fue inventado en 1948 por Herman Koehl, fundador de SPIROL, específicamente como solución para una aplicación con vibraciones intensas y cargas dinámicas: el rotor de un motor a reacción. A diferencia de otros elementos de fijación tradicionales, como las tuercas y los pernos, que tienden a aflojarse bajo vibraciones severas, o los Pasadores Sólidos rígidos, que transmiten las cargas dinámicas a la pared del orificio y comprometen la retención del pasador, el Sr. Koehl diseñó un pasador lo suficientemente resistente como para soportar las fuerzas generadas durante el uso, pero también lo suficientemente flexible como para absorberlas y preservar la integridad del material del orificio y mantener intacto el ensamble. El Pasador Elástico en Espiral está disponible en tres versiones diferentes para ofrecer una combinación óptima de resistencia y flexibilidad que se adapta a diferentes tipos de aplicaciones y materiales de alojamiento. Las normas industriales más comunes para los Pasadores en Espiral son ISO 8750, ISO 8748, ISO 8751 y ASME B18.8.2 y ASME B18.8.3M. Estas normas no difieren mucho entre sí y se consideran prácticamente equivalentes.

Pasador Elástico en Espiral (izquierda) y Pasador Elástico Ranurado (derecha)

Pasador Elástico en Espiral (izquierda) y
Pasador Elástico Ranurado (derecha)

Características Físicas y Diferencias

Sección Transversal

La principal diferencia entre un Pasador Elástico en Espiral y un Pasador Elástico Ranurado es la sección transversal, como se muestra en la Figura 1. Mientras que el Pasador Ranurado es un pasador en forma de C, normalmente laminado a partir de una tira de material más gruesa, el Pasador en Espiral se lamina a partir de una tira más delgada para conseguir su sección transversal típica de 2¼ espiras para el mismo diámetro nominal. La principal consecuencia de esta diferencia es la flexibilidad del pasador. Un Pasador Ranurado solo puede flexionarse hasta cierto punto antes de cerrar su hueco y convertirse efectivamente en un tubo rígido y sólido. La ranura permite que el Pasador Ranurado absorba la tolerancia de fabricación del orificio durante la instalación, pero los golpes y las vibraciones después de la instalación no se amortiguan porque la flexión adicional está limitada por la ranura cerrada. Esto puede provocar un fallo prematuro de la unión y daños en el componente principal.

Por otro lado, un Pasador en Espiral puede flexionarse incluso más allá de su interferencia inicial de instalación, dada la flexibilidad prácticamente ilimitada de las espiras. De hecho, cuando se selecciona el Pasador Elástico en Espiral adecuado para un ensamble, el pasador absorberá indefinidamente las vibraciones y las fuerzas de impacto y protegerá el material del orificio para maximizar la vida útil del ensamble.

Figura 1: Sección transversal de un Pasador Elástico Ranurado (izquierda) y un Pasador Elástico en Espiral (derecha) que muestra la diferencia en la tensión radial

Figura 1
Sección transversal de un Pasador Elástico Ranurado (izquierda) y un Pasador Elástico en Espiral (derecha) que muestra la diferencia en la tensión radial

Figura 2: Ejemplo de Pasadores Elásticos Ranurados interconectados

Figura 2
Ejemplo de Pasadores Elásticos Ranurados interconectados

Ranura/Costura

Otro elemento diferenciador clave es el diseño del borde donde termina la banda de acero. En los Pasadores Ranurados, este es la ranura. En algunas configuraciones, la ranura tiene el mismo ancho que el espesor de la banda (ISO 8752), lo que significa que los pasadores pueden entrelazarse o encajarse entre sí, como se muestra en la Figura 2. Este tipo de Pasadores Ranurados deben evitarse en líneas de montaje altamente automatizadas, ya que pueden provocar atascos en los equipos de alimentación.

Un Pasador en Espiral, con múltiples vueltas de material, tiene una unión lisa en lugar de una ranura abierta (Figura 3). La sección transversal cerrada no solo evita que se entrelacen o se encajen, sino que también proporciona una superficie lisa para la rotación, lo que resulta especialmente útil en aplicaciones de bisagras. Otra ventaja de tener una sección transversal más uniforme es que la resistencia de un Pasador en Espiral no depende de la orientación. Este no es el caso de los Pasadores Ranurados en forma de C, cuya resistencia al corte puede variar aproximadamente un 5 %, a favor de la carga alineada con la ranura (0° o 180° (Figura 4)).

Figura 3: Sección transversal de un Pasador Elástico en Espiral

Figura 3
Sección transversal de un Pasador Elástico en Espiral

Figura 4: La orientación de la ranura afecta a la resistencia al corte en los Pasadores Elásticos Ranurados en aproximadamente un 5 %

Figura 4
La orientación de la ranura afecta a la resistencia al corte en los Pasadores Elásticos Ranurados en aproximadamente un 5 %

Chaflán

Algunas configuraciones de Pasadores Ranurados tienen un diámetro de chaflán especificado simplemente como «inferior al diámetro nominal del pasador» (ISO 8752). Esto evita que el pasador se alinee previamente con el orificio antes de la instalación y evita que el pasador compense la desalineación entre las piezas fijadas. Otras especificaciones industriales de Pasadores Ranurados tienen un diámetro de chaflán más controlado, diseñado para ser más pequeño que el orificio con un margen específico para facilitar el montaje.

Todos los Pasadores en Espiral tienen chaflanes especificados como más pequeños que el orificio con un margen específico. El chaflán de un Pasador en Espiral está estampado con una transición suave para facilitar un montaje sin problemas.


Extremos Cuadrados

Debido a los diferentes métodos de fabricación, los Pasadores Ranurados suelen tener extremos que no son perfectamente perpendiculares a su eje. Esto puede suponer un obstáculo en la alimentación automática, ya que los pasadores apilados unos sobre otros pueden engancharse en las piezas adyacentes y provocar atascos. Esto también puede deberse a pequeñas «rebabas» de material que a veces se forman en el extremo del pasador como resultado del proceso de fabricación (Figura 5).

Los Pasadores en Espiral tienen extremos cuadrados que les permiten alinearse automáticamente con el punzón o la pluma de instalación. Esto garantiza que el pasador permanezca recto y que se aplique una fuerza uniforme durante la instalación en el orificio.

Figura 5: Algunos Pasadores Elásticos Ranurados tienen pequeñas «protuberancias» de material que pueden provocar atascos en los alimentadores automáticos (exageradas con fines demostrativos)

Figura 5
Algunos Pasadores Elásticos Ranurados tienen pequeñas «protuberancias» de material que pueden provocar atascos en los alimentadores automáticos
(exageradas con fines demostrativos)

Recomendaciones de Pasadores Basadas en la Aplicación

Aplicaciones Dinámicas

Cuando se trata de aplicaciones dinámicas, el Pasador Elástico en Espiral supera a todos los demás tipos de pasadores a presión. En aplicaciones dinámicas, el pasador soporta vibraciones, golpes o impactos y debe ser capaz de absorberlos para lograr la mayor vida útil.

Figura 6: Los Pasadores Elásticos en Espiral mantienen su flexibilidad tras la instalación, absorben los golpes y las vibraciones y prolongan la vida útil del ensamble

Figura 6
Los Pasadores Elásticos en Espiral mantienen su flexibilidad tras la instalación, absorben los golpes y las vibraciones y prolongan la vida útil del ensamble

Los Pasadores en Espiral se diseñaron específicamente para mantener su flexibilidad tras la inserción y absorber las cargas variables y las vibraciones (Figura 6). Los estudios han demostrado que los Pasadores en Espiral superan claramente a los Pasadores Ranurados en las pruebas de fatiga, tanto en 1) la carga máxima para una vida útil infinita, como en 2) los ciclos hasta la rotura con una carga determinada.

Un Pasador Ranurado tiene una flexibilidad muy limitada, la mayor parte de la cual se consume durante la instalación. Una vez instalados, los Pasadores Ranurados tienen muy poco espacio libre para absorber cualquier cambio en la carga. Cuando la ranura se cierra, el Pasador Ranurado se convierte en un tubo rígido y sólido y actúa de forma similar a un Pasador Sólido, transfiriendo la carga directamente al soporte. Esto puede dañar el orificio, dejando las piezas inutilizables o necesitando ser reetrabajadas.

Hay otro factor que afecta a la vida útil de los Pasadores Ranurados: la orientación de la ranura. Las pruebas han demostrado que la vida útil de un Pasadpr Ranurado puede reducirse aproximadamente un 50 % cuando la ranura está orientada a 90° con respecto a la carga (Figura 4).

Por otro lado, la vida útil de un Pasador en Espiral es independiente de la orientación.

Ensamble Automático

En entornos altamente automatizados, es fundamental lograr una calidad de instalación constante y evitar paros en la línea. Gracias a la combinación de características únicas, el Pasador en Espiral es ideal para entornos altamente automatizados, ya que la ausencia de ranuras, los extremos cuadrados, los chaflanes estampados y la fuerza de instalación constante facilitan una instalación sin problemas y un tiempo de inactividad mínimo. Además, el rendimiento de un Pasador en Espiral no se ve afectado por su orientación con respecto a la carga aplicada.

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