Conceptos básicos de abrazadera de placa para operadores de grúas de taller fab

Una abrazadera de placa comprende una mandíbula inferior estacionaria y una mandíbula superior que se mueve mediante una acción de leva. Cuanto más cerca esté la carga del máximo (pero no por encima del máximo), más potencia de agarre se envía a los dientes y más segura será la carga.

Cuando los clientes de un taller fabuloso llaman a Peter Cooke para preguntarle por qué una instalación de aparejo con abrazadera de placa debajo de una grúa puente supuestamente se sobrecargó y falló, él puede adivinar lo que sucedió de inmediato. Cooke, presidente de National Rigging & Crane Training LLC, una empresa de capacitación y consultoría cerca de Buffalo, Nueva York, sabe que si la abrazadera de placa realmente se hubiera sobrecargado, el taller lo sabría y probablemente no tendría ningún motivo para llamarlo. Con las abrazaderas para placas, el problema a menudo no es que la carga sea demasiado pesada; se trata de que la carga sea demasiado liviana.

De diseño versátil y simple, las abrazaderas para placas, incluidas aquellas dedicadas a placas, vigas estructurales y otras formas, pueden acelerar el manejo de materiales en una variedad de operaciones de fabricación de metal, especialmente en los ámbitos pesado, industrial y estructural. Cuando las ventosas y los imanes no son suficientes o no están disponibles, las abrazaderas de placa ofrecen una alternativa eficaz a las eslingas. En algunas geometrías de piezas de trabajo, las abrazaderas de placa eliminan la necesidad de crear puntos de elevación mediante la perforación de orificios para fijar algún tipo de enganche.

“Las abrazaderas de placa son muy seguras y eficientes”, afirmó Cooke, “y pueden acelerar muchas operaciones en comparación con los aparejos convencionales con eslingas. Pero aprender a utilizarlos es como conducir un coche. Si conoce y sigue las reglas de tránsito, conducir puede ser seguro. Si no lo hace, ponerse al volante puede resultar peligroso. Lo mismo ocurre cuando se trabaja con abrazaderas para placas. No respetar las reglas puede ponerte en grave peligro”.

Para utilizar las abrazaderas de placa de manera eficiente, los operadores de grúas deben saber cómo seleccionarlas, inspeccionarlas y usarlas de manera segura. Si hacen las tres cosas, los operadores pueden acelerar de forma segura y confiable el flujo de material de un proceso de fabricación al siguiente.

Cuando Cooke recibe una llamada de operadores preguntando por qué su abrazadera de placa “falló” cuando la carga claramente estaba por debajo del límite máximo (el límite de carga de trabajo o WLL), Cooke a veces continúa con una pregunta que los operadores de grúa no esperaban: ¿La abrazadera de la placa se rompe? Casi sin excepción, los operadores dicen que no, por supuesto que no. El operador levantó una carga aparentemente liviana y luego la delgada placa simplemente se cayó. ¿Lo que da?

"Tradicionalmente, sobredimensionamos las cosas en el aparejo", dijo Cooke. “Con los grilletes, si necesitas levantar un objeto que pesa menos de media tonelada, puedes usar un grillete de media tonelada o uno de 1 tonelada. De hecho, la mejor práctica es sobredimensionar y utilizar el grillete de 1 tonelada para asegurarse de que nada salga mal. Pero ese no es el caso de las abrazaderas para placas”.

A diferencia de la mayoría de los otros equipos de aparejo, las abrazaderas de placa tienen un límite de carga superior e inferior, es decir, una carga máxima y mínima. De hecho, una abrazadera de placa es más segura cuando el peso de la pieza de trabajo está cerca de la carga máxima, pero no la excede. Si la carga es demasiado ligera, las abrazaderas de placa pierden su agarre.

Para entender por qué sucede esto, es útil saber cómo funcionan las abrazaderas de placa. Cuando comienza el levantamiento, los dientes muerden la placa. Como dijo Cooke: "Los dientes se vuelven uno con el objeto". Cuanto mayor es la carga, mayor se vuelve la fuerza de mordida. Justo por debajo del límite de carga, el contacto de los dientes con la placa es lo más seguro posible. Si supera el límite de carga, eventualmente la abrazadera se romperá y creará una situación extraordinariamente peligrosa. Sin embargo, levantar una carga que es más liviana que la carga mínima disminuye la fuerza de agarre de los dientes, lo que aumenta la probabilidad de que las abrazaderas dejen caer la carga.

El motivo de esto se debe a cómo exactamente los dientes penetran en la placa. Levantar una carga más liviana ejerce menos fuerza sobre la abrazadera. Combine esto con una abrazadera diseñada para cargas más pesadas (tiene dientes más anchos, lo que crea un área de agarre más grande), y los dientes no tienen suficiente fuerza detrás para exceder el límite elástico del material y penetrar la superficie del material. Cuando los dientes no logran penetrar, la abrazadera de la placa puede perder su agarre.

"Cuanto más fuerte es el agarre, más profundo muerden los dientes", dijo Cooke. “Cuanto más débil es el agarre, menos penetran los dientes. Por eso tenemos requisitos de carga mínima para las abrazaderas de placas”.

Ese contacto entre los dientes y la placa hace que el levantamiento sea seguro. Esto significa que no están diseñados para sujetar dos o más placas intercaladas. Si los dientes de la abrazadera no están en contacto directo con la superficie del material, el levantamiento no es seguro.

Un operador de grúa debe ser consciente de lo que sucede con la carga durante la secuencia de elevación, incluido el caso de que no haya carga cuando se levanta una placa de la posición plana a la vertical usando una abrazadera de placa vertical.

Como explicó Cooke, siempre es una buena práctica elegir una abrazadera de placa lo más cercana posible (pero sin excederla) a la carga máxima. Es análogo a usar un par de alicates versus una llave de 14 mm para aflojar un perno de 14 mm. Los alicates pueden hacer el trabajo en caso de necesidad, pero no son tan seguros ni tan eficientes como usar una llave de 14 mm. Un pensamiento similar se aplica a las abrazaderas de placas.

Más allá del peso de la carga, los operadores de grúas también deben considerar las características del material. Esto incluye la dureza. El material más duro tiene un límite elástico más alto, lo que significa que los dientes de la abrazadera de placa necesitarán más fuerza para penetrar la superficie metálica.

Cooke añadió que el tipo de material de la pieza de trabajo también influye. Una abrazadera de placa diseñada para transportar acero al carbono no está necesariamente diseñada para transportar acero inoxidable. "El acero inoxidable acelera la tasa de desgaste de los dientes de una abrazadera", dijo Cooke, "y terminarás desgastando rápidamente una abrazadera tradicional".

Si un taller necesita mover acero inoxidable y el uso de ventosas no es una opción, un operador de grúa puede usar una abrazadera de alto agarre, que tiene un perfil más pequeño y una boca más estrecha, con una acción de leva que crea una mayor -forzar el agarre sin que los dientes se desgasten tan rápidamente.

Otra opción para acero inoxidable, así como para acero de alta resistencia (especialmente cuando la dureza de la superficie del material excede alrededor de 32 RC) es una abrazadera que no daña, que tiene una mandíbula de cuero. "Esa mandíbula de cuero aplica un buen agarre basado en la fricción", dijo Cooke. "Debido a que esta abrazadera no tiene dientes, puede funcionar levantando material un poco más liviano".

Sin embargo, advirtió que el polvo, el aceite o las escamas de laminación (cualquiera de los cuales puede crear una superficie resbaladiza para las mordazas de cuero de una abrazadera que no daña) deben limpiarse antes de aplicar una abrazadera que no daña la superficie del material. (Tenga en cuenta que las escamas de laminación también pueden hacer que una abrazadera tradicional no se enganche correctamente).

Una última consideración material es su temperatura. "Nunca querrás usar abrazaderas de placa para levantar material a 250 grados F o más", dijo Cooke. "El calor excesivo afectará la integridad de la abrazadera".

Las abrazaderas para placas vienen en varias configuraciones. En realidad, no hay ningún misterio en ello. Las abrazaderas de placas verticales están diseñadas para levantarse verticalmente; Las abrazaderas horizontales están diseñadas para levantar horizontalmente. Otras abrazaderas están diseñadas para levantar y voltear vigas estructurales y otras formas. Cuando los operadores de grúas usan la abrazadera incorrecta para el levantamiento incorrecto, como usar una abrazadera de placa vertical para levantar una viga en I, pueden inducir cargas que esas abrazaderas nunca fueron diseñadas para soportar.

Los operadores también deben seleccionar el equipo y configurar los aparejos para evitar cargas laterales excesivas que podrían forzar los dientes y crear una situación de elevación insegura. Por ejemplo, muchas abrazaderas de placas verticales comunes no tienen bisagras, lo que introduce otros factores al recoger piezas de trabajo largas que requieren dos abrazaderas. Conectar esas abrazaderas a una eslinga de brida o equipo de aparejo similar puede introducir cargas laterales que pueden ser perjudiciales para la operación de elevación.

Operar una grúa no se trata sólo de presionar botones. Los operadores necesitan saber cuándo y cómo presionar esos botones y asegurar la carga para lograr el levantamiento más suave. Todo esto requiere formación.

De manera similar, cuando se utilizan cuatro abrazaderas horizontales para levantar una placa grande y ancha en posición plana (horizontal), los operadores deben evitar conectar esas abrazaderas de placa a una eslinga cuádruple. Una eslinga de este tipo puede torcer las abrazaderas horizontales, lo que puede crear una situación de elevación insegura y desgastar prematuramente los dientes de la abrazadera.

En su lugar, los operadores deben utilizar una barra espaciadora con dos eslingas de doble pierna. Además, para cualquier configuración de aparejo que utilice abrazaderas de placa horizontal, las dos patas de la eslinga deben estar separadas al menos 90 grados. Si se estrecha más, la carga puede volverse inestable.

Las abrazaderas verticales con bisagras pueden soportar las cargas laterales de, por ejemplo, una eslinga de doble cadena para usar dos abrazaderas para levantar una placa larga. Dicho esto, el ángulo de carga lateral afecta el límite de carga de cada abrazadera (desde 50 % en una carga lateral casi horizontal hasta 100 % en la posición vertical), por lo que esta configuración de montaje agrega una dosis de complicaciones.

Como explicó Cooke, las abrazaderas de placas sirven para levantar, no para sujetar y posicionar. Digamos que una aplicación implica levantar una placa cortada larga de una mesa de combustión y luego colocarla verticalmente sobre un dispositivo de soldadura. Esto suena bastante simple, pero ¿qué sucede si la placa se engancha o se atasca en los componentes del dispositivo? El soporte asume parte de la carga, reduciendo posiblemente la carga en la abrazadera de la placa muy por debajo del mínimo. "Existe una buena posibilidad de que esa abrazadera se suelte", dijo Cooke, "porque está sujetando algo con poco o ningún peso".

En estos casos, podría ser necesaria cierta redundancia de sujeción. Un operador de grúa puede usar tanto una abrazadera de placa vertical para levantar como también asegurar la carga con una abrazadera de tracción, que aplica presión al trabajo y mantiene su sujeción cuando ingresa a un accesorio.

Se podría aplicar una configuración similar al manipular una placa grande en una prensa plegadora. Usadas solas, las abrazaderas de placa no serán una opción segura, porque se soltarán de manera efectiva tan pronto como las herramientas del freno apliquen presión. Cuando se completa el ciclo de doblado, la placa podría caerse de las abrazaderas sueltas y caer. En estos casos, las abrazaderas de tracción pueden mantener su sujeción sobre la placa durante todo el ciclo de plegado.

Los operadores de grúas nunca deben usar una abrazadera de placa vertical para levantar horizontalmente (es decir, con la placa en la posición plana), pero pueden usar una abrazadera de placa vertical para levantar una placa de la posición plana a la vertical. En estos casos, sin embargo, la abrazadera vertical sólo puede soportar con seguridad la mitad de su carga máxima. Además, reorientar las placas de esta manera añade otra capa de complejidad, principalmente porque el peso de la carga cambia a medida que sube de la posición plana a la vertical.

Por ejemplo, cuando el levantamiento se inicia sobre una placa de 1000 kg en posición plana, la carga de la abrazadera de placa vertical es solo la mitad del peso de la placa, ya que el piso soporta el otro borde de la placa y, por lo tanto, soporta la mitad de la carga. Por un breve instante, cuando la placa se acerca a la posición vertical, el piso está soportando toda la carga de la placa, lo que significa que la abrazadera de la placa vertical no soporta carga alguna.

Aquí es donde entran en juego la técnica y la delicadeza del operador de grúa. Un buen operador de grúa levanta la placa a su posición vertical y rápidamente la levanta del suelo, de modo que toda la carga regresa a la abrazadera de la placa. Si el operador no hace esto, la placa podría volcarse fuera de control. En el peor de los casos, el operador pierde la carga.

Todos los elementos de una abrazadera de placa deben inspeccionarse periódicamente. Los operadores deben eliminar los residuos y la suciedad y, antes de levantar, deben inspeccionar las superficies alrededor de los dientes de la abrazadera. La suciedad alrededor de los dientes obstruye la acción de sujeción e impide que los dientes alcancen la máxima penetración, lo que a su vez afecta la fuerza de agarre.

Cuanto más desgastados estén los dientes de una abrazadera de placa, menos fuerza de agarre tendrán. Según los estándares de la industria, los dientes astillados son seguros de usar sólo si la viruta cubre la mitad del ancho del diente y ambos dientes adyacentes no están dañados.

Cooke añadió que un buen operador de grúa sabrá qué dientes encajan en qué espesor de material. Los dientes inferiores de la abrazadera de placa permanecen estacionarios, pero la mandíbula superior se cierra sobre una placa con una acción de leva. Se engancharán diferentes dientes dependiendo del grosor de la placa, y los operadores pueden simplemente colocar la abrazadera y girar la leva para crear un espacio determinado para ver qué dientes encajarán. Por ejemplo, un operador puede girar la leva hasta que el espacio entre los dientes superiores e inferiores sea de 0,25 pulgadas. Al hacerlo, sabe qué dientes se engancharán al levantar 0,25 pulgadas. placa y puede garantizar que esos dientes estén en buena forma antes de comenzar un levantamiento.

Si los dientes están en buena forma y no están desgastados, penetrarán según lo previsto, lo que los hace seguros para resistir el movimiento durante el levantamiento. Es decir, los dientes penetran la placa y permanecen ahí hasta que se completa el levantamiento. Una vez que el agarre de los dientes se mueve ligeramente bajo carga, el desgaste de la abrazadera se acelera.

Tres elementos provocan el desgaste: el peso, el movimiento y la falta de lubricación. Entonces, ¿cómo puede un operador minimizar el desgaste de una abrazadera? No pueden reducir la carga porque eso reduce la fuerza de agarre de la abrazadera de placa y hace que el levantamiento sea menos seguro. No pueden agregar lubricación; las abrazaderas necesitan el mayor agarre posible y la lubricación puede tener un efecto inverso en el agarre. Esto deja la última estrategia en el triángulo de desgaste: minimizar el movimiento entre los dientes y la carga que levanta.

La sujeción con dientes viejos y desgastados aumenta el movimiento, razón por la cual la inspección de la abrazadera de la placa es tan importante. La aplicación adecuada de la abrazadera y otras estrategias para reducir el movimiento involucran los conceptos básicos del aparejo y la operación de la grúa.

El primero es conocer el centro de gravedad de una carga, el punto de equilibrio de la carga. Para cargas complejas con recortes y formas extrañas, los operadores de grúas pueden depender de básculas de grúa en diferentes puntos de recogida. El centro de gravedad siempre estará más cerca del extremo más pesado y más lejos del extremo más ligero. Los operadores pueden realizar algunos cálculos para resolver esto, usar software o confiar en las notas de los dibujos de ingeniería, si están disponibles.

"Esto debería ser una parte fundamental de la capacitación de todo operador de grúa", dijo Cooke. Añadió que montar un componente teniendo en cuenta el centro de gravedad mantiene la carga estable y segura, minimizando el movimiento entre los dientes y la superficie de la placa que están mordiendo.

Otro componente clave es estabilizar el levantamiento inicial cuando la grúa levanta la carga del piso o la mesa de trabajo. Si el operador simplemente levanta la carga abruptamente sin pensarlo ni con delicadeza, puede oscilar, torcerse, crear una situación peligrosa e inducir un desgaste grave de los dientes de la propia abrazadera.

"Cuando miras a los operadores de grúas en acción, parece como si simplemente estuvieran presionando botones", dijo Cooke. “Presionan hacia arriba para subir y hacia abajo para bajar. Pero no es así. Son casi como un músico. Están tocando un instrumento. Para controlar la carga, deben presionar esos botones en el momento correcto, en la secuencia correcta y a la velocidad correcta. Eso viene con la experiencia”.

Dominar la técnica se vuelve más fácil si los operadores tienen polipastos de grúa con variadores de frecuencia (VFD), aunque los VFD aún requieren capacitación. Los VFD permiten a los operadores levantar a cualquier velocidad que deseen y acelerar suavemente. Los polipastos sin VFD requieren técnica adicional del operador, incluido el impulso para acelerar para realizar el levantamiento inicial. "Los operadores presionan los botones metódicamente a cierta velocidad para garantizar un funcionamiento sin problemas".

Cooke comparó un polipasto con un VFD con el acelerador de un automóvil, donde el conductor puede presionar lentamente el pedal para aumentar la velocidad gradualmente. Operar polipastos sin VFD (que son menos costosos y más comunes) puede ser como tener un automóvil con un pedal de acelerador con dos configuraciones de velocidad, 30 y 60 MPH. Para acelerar suavemente, el conductor pisaría metódicamente el pedal, “impulsando” la aceleración hasta 30 MPH (la configuración intermedia) y luego pulsando nuevamente hasta 60 MPH. Lo mismo ocurre, en términos generales, con un operador de grúa que levanta una carga con un polipasto que no es VFD.

Muchos fabricantes hacen todo lo posible para minimizar la utilización de la grúa. Muchas veces, instalar transportadores, carros u otros métodos de manejo de materiales en el punto de uso puede tener mucho sentido. Después de todo, cortar, doblar y soldar increíblemente rápido significa menos si el trabajo permanece en el suelo para siempre, esperando que una grúa lo eleve a la siguiente estación.

Por otro lado, ciertas configuraciones de manejo de materiales, como los transportadores, ocupan un espacio significativo que de otro modo podría usarse para la producción. Y la operación de la grúa, incluido el uso inteligente de abrazaderas de placa, que pueden ser mucho más rápidas que otros métodos de aparejo, también se puede hacer más eficiente. Los operadores de grúas sólo necesitan las herramientas y la formación adecuadas para que esto suceda.