CMU, factor de seguridad y carga de rotura: qué significan las cifras
La diferencia entre carga máxima de utilización, carga de prueba y carga mínima de rotura, de dónde viene el factor de diseño 5:1 y por qué un grillete clasificado en toneladas no equivale a uno clasificado en toneladas métricas de fuerza.
En los aparejos y en los catálogos aparecen tres cifras que se confunden con frecuencia: carga máxima de utilización, carga de prueba y carga mínima de rotura. Saber cuál está mirando marca la diferencia entre un conjunto seguro y uno sobrecargado.
Las tres cifras
| Término | Qué significa |
|---|---|
| Carga máxima de utilización (CMU) | La carga máxima que el componente está diseñado para soportar en servicio normal. Es la cifra con la que se trabaja: en cada cálculo, cada plan de izaje y cada selección. |
| Carga de prueba | Una carga de ensayo aplicada durante la fabricación para verificar el componente; es mayor que la CMU pero muy inferior a la falla. En muchos componentes de izaje equivale a 2 a 2.5 veces la CMU. |
| Carga mínima de rotura (MBL / MBS) | La carga a la que falla el componente. Es un resultado de laboratorio y nunca una cifra de trabajo: quien diseña con ella no tiene margen alguno. |
De dónde viene el factor 5:1
El factor de diseño es la relación entre la carga mínima de rotura y la carga máxima de utilización. Un factor de diseño de 5:1 significa que se espera que el componente falle a aproximadamente cinco veces la carga que está clasificado para soportar en servicio.
Cifras publicadas para componentes comunes: todos los ganchos de ojo de acero al carbono tienen un factor de diseño de 5:1; los ganchos de ojo de acero aleado de 1 t a 22 t son de 5:1, y de 30 t a 60 t, de 4.5:1. Las eslingas de cable de acero deben tener un factor de diseño de 5.
Ese margen no es capacidad libre para consumir. Existe para absorber lo que un cálculo no puede captar con precisión: efectos dinámicos, ligeras cargas angulares, desgaste, variación de fabricación y el choque imprevisto ocasional.
Por qué la capacidad nominal baja con el ángulo
Una capacidad nominal dada para un tiro recto no se mantiene automáticamente en ángulo. Cuando el tiro se aleja de la dirección clasificada, la capacidad cae: en el caso de la carga lateral de un grillete, las publicaciones indican una reducción de la mitad o más.
Por eso los pernos de ojo DIN 580 y las tuercas de ojo DIN 582 publican tres valores —F1, F2 y F3— en lugar de uno: la capacidad depende de la dirección del tiro respecto del plano del ojo.
Unidades: las toneladas y lo que significan
Un grillete marcado «WLL 2 t» está clasificado para dos toneladas métricas de fuerza, unos 19.6 kN. Los catálogos que dan valores en kilonewtons expresan la misma magnitud en otra unidad; 10 N equivalen aproximadamente a 1 kgf, por lo que una cifra de 2 300 N corresponde a unos 234 kg.
Cuando compare tablas de dos proveedores, revise primero la unidad. Una cifra en libras y otra en kilogramos se parecen en los tamaños pequeños y se separan con rapidez por encima de ellos.
Reglas prácticas
- Trabaje con la CMU, nunca con la carga de rotura.
- Ajuste el componente a la carga total en el punto de conexión, incluido el efecto de los ángulos, y no a la capacidad de un solo ramal.
- Si el marcado es ilegible, la capacidad nominal es desconocida. Trate la pieza como no clasificada.
- Cuando un componente vaya a estar expuesto a vibración, rotación o instalación de largo plazo, elija la variante con bloqueo mecánico en lugar de la más cómoda.
Factor de diseño según el tipo de componente
El factor de diseño no es el mismo número para todo. Estos son los mínimos publicados; cuando una cifra difiere entre el sistema estadounidense y el europeo, se muestran ambas en lugar de presentar una como correcta.
| Componente | ASME (EE. UU.) | Europeo | Nota |
|---|---|---|---|
| Eslingas de cable de acero | 5:1 | EN 1492 / EN 13411 | ASME B30.9 exige 5:1. Las capacidades indicadas para eslingas se basan en ello. |
| Eslingas planas sintéticas | 5:1 | EN 1492 | ASME B30.9 exige 5:1. Las eslingas redondas de poliéster tienen el mismo valor. |
| Eslingas redondas sintéticas | 5:1 | EN 1492 | Igual que arriba. Tenga en cuenta además el factor del 75 % para el amarre en ahorcado que figura más abajo. |
| Eslingas de cadena de acero aleado | 4:1 | EN 818 | ASME B30.9 exige 4:1 — es el único componente de aparejo común que baja de 5. |
| Grilletes de aparejo | mínimo 4:1 (B30.26) | 6:1 (EN 13889 grado 6) | Las fuentes difieren, y la diferencia es real: ASME B30.26 fija 4:1 como límite inferior, mientras que los grilletes de grado 6 según EN 13889, como Crosby G-209 / G-210, se publican a 6:1. Rige siempre el valor del certificado del producto concreto. |
| Ganchos de izaje y de carga | mínimo 4:1 (B30.10) | según la norma del producto | ASME B30.10 fija 4:1 como límite inferior. Muchas tablas de ganchos publicadas lo superan — los ganchos de ojo Crosby suelen ser 5:1, y las ejecuciones aleadas de mayor tamaño bajan. |
| Pernos de ojo | 5:1 (B30.26) | DIN 580 / DIN 582, según la dirección | DIN 580 y DIN 582 indican tres valores direccionales (F1 / F2 / F3) en lugar de uno solo, porque la capacidad depende del ángulo entre la dirección del tiro y el plano del ojo. |
| Izaje de personas (cualquier componente) | — | según la legislación nacional | El izaje de personas queda fuera del alcance de las normas generales de aparejo y se rige por la legislación nacional. No presuponga que una clasificación general de aparejo lo cubre. |
El tipo de amarre también cambia la capacidad
Antes de aplicar cualquier factor anterior hay que definir cómo está aparejada la eslinga. Un amarre de cesta y un amarre de ahorque no parten del mismo número, y la diferencia no es un detalle.
| Tipo de amarre | Base de la capacidad | Por qué |
|---|---|---|
| Amarre vertical | 100 % | Un ramal recto hacia arriba. La capacidad de la etiqueta se aplica directamente. |
| Amarre en cesto (doble) | 200 % | Los dos extremos de la eslinga soportan la carga. Se reduce por sen(ángulo) por debajo de 90°, y además por la pérdida por flexión D/d. |
| Amarre en ahorcado (estrangulado) | 75 % | La eslinga se ciñe sobre la carga. La reducción corresponde a la tensión de flexión en el punto de estrangulamiento — a menudo se olvida. |
| Eslinga de cuatro ramales | evaluar como tres ramales | Los cuatro ramales rara vez reparten la carga por igual. Salvo que se haya verificado la coplanaridad de los puntos de anclaje, hay que suponer que solo dos ramales soportan realmente. |
| Eslinga de dos ramales | 2 × ramal simple, reducido por ángulo | En cuanto los ramales no están verticales, cada uno soporta más de la mitad de la carga. |
Tabla de ángulos de eslinga
Este es el cálculo que los compradores suelen querer ya resuelto. El factor es el seno del ángulo medido desde la horizontal; observe esa dirección, porque la misma izaje descrita desde la vertical da otro número.
| Ángulo desde la horizontal | Condición | Factor (sen) | Capacidad conservada | Aumento de carga |
|---|---|---|---|---|
| 90° | Vertical — caso de referencia | 1.00 | 100 % | 1.00× |
| 75° | Inclinado, cómodo de maniobrar | 0.966 | 97 % | 1.04× |
| 60° | Mínimo recomendado por ASME B30.9 para izajes estándar | 0.866 | 87 % | 1.16× |
| 45° | Por debajo, la pérdida crece con rapidez | 0.707 | 71 % | 1.41× |
| 30° | Se requiere revisión técnica y un plan de izaje aprobado | 0.500 | 50 % | 2.00× |
| Menos de 30° | No usar en izajes estándar | menos de 0.500 | menos de 50 % | más de 2.00× |
D/d: cuánto cuesta doblarse alrededor de un pasador o de un borde
Una eslinga que se dobla alrededor de un pasador de grillete, del arco de un gancho o de un borde duro conserva solo una parte de su resistencia de catálogo. La relación D/d indica cuánto se conserva.
| Relación D/d | Eficiencia | En la práctica |
|---|---|---|
| 1:1 | 50 % | Flexionado alrededor de un objeto de su propio diámetro. Se pierde la mitad de la resistencia. |
| 2:1 | 65 % | Alrededor de un pasador del doble del diámetro de la eslinga. Sigue siendo una flexión severa. |
| 4:1 | 75 % | Frecuente en la práctica — aun así se pierde un cuarto de la resistencia. |
| 6:1 | 83 % | Un mínimo de trabajo razonable para cable de acero. |
| 10:1 | 90 % | Flexión holgada. |
| 20:1 | 95 % | El valor en que se basan la mayoría de las capacidades de cesto de catálogo. |
| 25:1 | 96 % | Por encima de esto no hace falta ajuste para la mayoría de los fines de catálogo. |
| 40:1 y más | 100 % | Pérdida despreciable. |
Cuatro abreviaturas que conviene conocer
Aparecen en especificaciones y en correos de compradores más que ninguna otras, y pasan desapercibidas con facilidad. Dos de ellas no figuran en nuestra página de glosario.
| Término | Significado | De dónde viene |
|---|---|---|
| MRC — capacidad nominal del fabricante | La carga que el fabricante declara que el elemento puede soportar en condiciones de ensayo específicas. Habitual en la práctica europea y cada vez más usada en especificaciones británicas y del Commonwealth. | Se diferencia de la CMU en que describe un valor ensayado bajo condiciones declaradas, no un límite general de servicio. Cuando un contrato menciona MRC, rige esa definición. |
| PBF — factor de carga de prueba | El múltiplo de la CMU al que se somete el elemento en la prueba de carga de fábrica. | Habitualmente 2 a 2.5 en componentes de izaje. Es una carga de ensayo de fabricación, no un valor de servicio y nunca una carga de trabajo. |
| DR — design ratio (relación de diseño) | La relación entre la carga mínima de rotura y la carga máxima de utilización. Es la misma magnitud que el factor de seguridad; algunos documentos europeos la llaman DR. | DR = MBL / CMU, expresada como 5:1, 6:1 y así sucesivamente. |
| Carga de prueba | La fuerza, en kN, aplicada durante una prueba de carga. | Se usa en certificados en los que se exige una fuerza en newtons en lugar de una masa. |
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