La inflexibilidad del pasador ranurado provoca fallos
Por Christie Jones, vicepresidenta de Marketing
Un «Pasador Elástico» recibe este nombre por su capacidad para flexionarse en un orificio más pequeño que el diámetro exterior original (preinstalado) del pasador. La tendencia de un pasador elástico a volver a su forma original después de la instalación hace que el pasador se mantenga por sí solo. La retención se establece por la fricción entre el pasador y la pared del huésped y no por la deformación, como ocurre con los pasadores sólidos de ajuste a presión alternativos. En general, este concepto de preservar los componentes de unión (tanto el pasador como el huésped) durante la instalación aumenta la vida útil de los ensambles dinámicos.

El término «Pasador Elástico» describe comúnmente tanto a los Pasadores en Espiral como a los Pasadores Ranurados. Aunque el concepto y la denominación de los Pasadores en Espiral y los Pasadores Ranurados pueden ser intercambiables, existen diferencias claras entre ambos tipos de pasadores.
Cuando se instala un pasador ranurado, la característica «elástica» del pasador se reduce a una estrecha junta opuesta a la ranura. Aquí se forman concentraciones de tensión como resultado de la flexibilidad limitada del pasador. Esta parte del pasador ranurado es susceptible de fallar si el pasador está sometido a cargas de impacto.
Un segundo modo de falla es causado por la rigidez del pasador ranurado después de su instalación. Cuando se instala un pasador ranurado, la ranura se cierra y el pasador puede actuar como un tubo hueco rígido. Este tubo se comporta de manera similar a un Pasador Sólido. Como miembro macizo, las cargas de impacto se transmiten a la pared huésped, lo que provoca el alargamiento del orificio. A medida que aumenta el tamaño del orificio, las cargas de impacto se intensifican y el fallo se acelera. El pasador se agrieta, se sale del orificio o ambas cosas.
Concentraciones de tensión
Dirección de la carga de impacto y alargamiento del orificio resultante.
La solución a estos problemas es el Pasador en Espiral de SPIROL. Cuando se instala el Pasador en Espiral, la tensión se distribuye por todo el elemento de fijación en lugar de concentrarse a lo largo de una línea. El diseño del Pasador en Espiral también garantiza la flexibilidad después de la instalación. Durante la vida útil del conjunto, el Pasador en Espiral es capaz de absorber las cargas de impacto sin causar daños al huésped ni al pasador. A diferencia del pasador ranurado, sigue siendo un elemento activo de la unión, absorbiendo continuamente las cargas.
El siguiente caso práctico, que ejemplifica las diferencias entre el Pasador en Espiral y el Pasador ranurado en aplicaciones exigentes y de alto impacto, podría aplicarse a muchas aplicaciones similares.
Caso de estudio
Los coples rápidos están diseñados para maximizar la productividad de las obras de construcción, ya que permiten a las excavadoras realizar diversas tareas, a veces todas en el mismo día. Los coples rápidos aumentan la versatilidad de la excavadora al permitir cambiar en cuestión de minutos los accesorios para excavar, nivelar y compactar. La fiabilidad y el rendimiento de los coples son fundamentales para la productividad de una obra de construcción. Si un cople no funciona correctamente, el tiempo de inactividad resultante es muy costoso. La seguridad en la obra también depende del rendimiento del cople. Si un cople se suelta involuntariamente, la caída del implemento puede causar lesiones graves.
Prototipo 1
Un fabricante de coples se enfrentó al reto de diseñar un dispositivo de parada que pudiera soportar cargas de alto impacto. El cople requiere un tope positivo para controlar la carrera de la palanca hidráulica cada vez que se libera un implemento. En el cople que se muestra a la derecha, el fabricante utilizó un pasador ranurado como mecanismo de parada. La grieta que se muestra en la imagen inferior es el resultado de la limitada flexibilidad del pasador ranurado. Dado que el pasador ranurado no se adapta fácilmente al tamaño del orificio, se pliega y crea un ajuste por interferencia limitado en tres puntos del orificio. Esto provoca que la tensión se concentre a 180º de la ranura. Con el tiempo, esta zona débil se vio agravada por las cargas de impacto, lo que provocó un fallo. El pasador ranurado corría el riesgo de salirse del orificio, lo que comprometía la productividad y la seguridad de la obra.
Prototipo 2
Para intentar corregir este problema, el fabricante insertó un segundo pasador ranurado en el primero, lo que se denomina fijación compuesta. Aunque el resultado es un pasador más resistente y rígido, esta configuración suele plantear problemas. Para que funcione, es fundamental que las ranuras de cada pasador ranurado estén orientadas 180º entre sí. También es fundamental que la junta del pasador ranurado interior encaje antes que la junta del pasador exterior. Si el pasador exterior encaja primero, el pasador interior no proporciona resistencia adicional. Incluso si se logra el diseño correcto, los pasadores compuestos requieren mucha mano de obra y son propensos a errores humanos durante el montaje. La mayor rigidez del pasador compuesto también puede causar daños en los orificios, al igual que lo haría un Pasador Sólido. Inicialmente, en esta aplicación, el pasador compuesto era capaz de soportar más ciclos, pero, con el tiempo, se produjo el mismo problema de agrietamiento. Las concentraciones de tensión inherentes al diseño del pasador ranurado continuaron causando fallos en el lado opuesto a la junta. Este diseño más caro y engorroso solo fue una solución a corto plazo.
Fijación compuesta: los pasadores ranurados están orientados 180˚ entre sí.
Solución de SPIROL
El fabricante del cople se puso en contacto con SPIROL para solicitar ayuda. El equipo de ingeniería de aplicaciones de SPIROL revisó el diseño del cople y los objetivos de rendimiento del fabricante. Se recomendó un Pasador en Espiral de alta resistencia por su combinación única de resistencia y flexibilidad. El Pasador en Espiral de alta resistencia se enrolla progresivamente con una tira de calibre más fino, pero el material transversal adicional logra una mayor resistencia que el pasador ranurado. Esto crea un pasador resistente con mayor flexibilidad, lo que le permite soportar cargas de impacto y proporcionar integridad a la unión a largo plazo. No hay un único punto de concentración de tensión y se conserva el tamaño del orificio. El Pasador en Espiral supuso un ahorro para el cliente en el precio por unidad, los costos de montaje y la reducción de las reclamaciones de garantía. También mejoró la seguridad en el lugar de trabajo.
Representación de la solución de pasadores en espiral de SPIROL: no es necesaria ninguna orientación de los pasadores en espiral.
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Un «Pasador Elástico» recibe este nombre por su capacidad para flexionarse en un orificio más pequeño que el diámetro exterior original (preinstalado) del pasador. La tendencia de un pasador elástico a volver a su forma original después de la instalación hace que el pasador se mantenga por sí solo. La retención se establece por la fricción entre el pasador y la pared del huésped y no por la deformación, como ocurre con los pasadores sólidos de ajuste a presión alternativos. En general, este concepto de preservar los componentes de unión (tanto el pasador como el huésped) durante la instalación aumenta la vida útil de los ensambles dinámicos.