Mundo del diseño: Cómo elegir un sistema de equilibrado seguro y eficaz
Los movimientos extenuantes que incluyen levantar objetos pesados, empujar o hacer esfuerzos son la causa de la mayoría de las lesiones no mortales en el lugar de trabajo . De hecho, el 84% de las lesiones que provocan baja laboral se deben a sobreesfuerzos, reacciones (como resbalones o caídas) o contactos peligrosos con objetos y equipos.
Y, por cierto: los empleados de 45 a 55 años son los más susceptibles a sufrir lesiones causadas por el sobreesfuerzo y los accidentes laborales. Aunque los trabajadores de la construcción, el transporte o el reparto suelen verse afectados debido a las cargas pesadas que deben levantar, estos riesgos también están muy extendidos en otras industrias.
Estudio de caso: una técnica de laboratorio en una instalación médica se queda atrapada con el dedo en una puerta de acceso a equipos pesados que se cierra de forma inesperada, lo que provoca una laceración y una posible contaminación del laboratorio. O considere el panel de acceso de un aeropuerto a los sistemas de infraestructura subterránea. El panel debe ser lo suficientemente pesado como para soportar el peso del avión y lo suficientemente accesible como para abrirse sin el uso de equipos de elevación grandes y costosos.
Ahora imagínese que un operador obtiene acceso subterráneo con facilidad, pero entonces el panel no se sujeta, bloqueándolo bajo tierra. En ambos ejemplos, la seguridad y la fiabilidad del equipo son la culpa, y la solución es un sistema de contrapeso cuidadosamente seleccionado y correctamente instalado.
La importancia del contrapeso
Un contrapeso es un peso o fuerza que compensa o mitiga otro peso o fuerza. Normalmente, los sistemas de contrapeso incorporan resortes o puntales para sostener eficazmente una cubierta, panel, puerta u otro dispositivo. Dentro de estos sistemas, hay opciones mecánicas, de gas e hidráulicas. La elección ideal depende de la aplicación y del entorno al que se vaya a someter.
En los ejemplos anteriores, la solución de contrapeso ideal ayudaría de forma fiable a un usuario a acceder de forma segura a la puerta del equipo del laboratorio o al panel subterráneo del aeropuerto, según sea necesario, sin riesgo de lesiones para el usuario, independientemente del peso de la puerta o del panel.
"Tenga en cuenta que, en aplicaciones de infraestructura, un panel o una puerta de escotilla aparentemente sencillos pueden pesar 100, 200 kg o más", explica Steve Rockow, director de ingeniería global. "El sistema de contrapeso utilizado debe soportar una masa determinada y mantenerla abierta cuando sea necesario sin temor a un fallo repentino".
"Muchas industrias también tienen restricciones específicas de peso y elevación para la seguridad de sus trabajadores o empleados, por lo que un sistema ideal está diseñado para mantenerse por debajo de estas limitaciones y cumplir adecuadamente las restricciones", añade Jeanne Bogre, directora senior de ventas. "A menudo es necesario compensar ciertas cargas o pesos para que sea seguro que una persona abra un panel o una puerta sin la ayuda de una máquina".
Afortunadamente, existen opciones en los sistemas de contrapeso modernos. Los mecanismos de apertura automática son una de estas posibilidades.
"Así, una escotilla puede tener el pestillo cerrado, pero al soltarlo se abre sola", explica Rockow. "El sistema de contrapeso también puede instalarse para cumplir ciertas restricciones de velocidad, mantener una determinada rotación y ese tipo de características".
Otra característica importante para muchas aplicaciones es garantizar que, una vez que se abre un panel, una escotilla o una puerta, se bloquee de forma segura en su posición.
"Si se está abriendo una puerta pesada o un panel de acceso subterráneo, es fundamental que un trabajador no quede atrapado, aplastado o aprisionado en un espacio confinado", explica. "El panel debe permanecer positivamente abierto, independientemente de una ráfaga de viento o lo que sea. Por ello, hay mecanismos de bloqueo llamados Prop-Locks que se pueden instalar como un mecanismo de seguridad adicional."
Dichos bloqueos pueden ofrecer una liberación manual para garantizar que el panel solo se cierre cuando un operador lo desenganche manualmente. Esto permite el cierre seguro e intencionado del panel o la compuerta, lo que garantiza que ningún operador quede bloqueado accidentalmente en una zona o resulte herido cuando se cierre el panel o la puerta.
En el ejemplo anterior, la puerta del equipo del laboratorio es un caso en el que el sistema de contrapeso no permaneció abierto el tiempo suficiente para permitir una entrada segura.
Además de los mecanismos de bloqueo mecánicos, hoy en día también hay puntales electromecánicos que se pueden instalar eléctricamente con un panel de control para su uso con un simple interruptor.
"Hay varias opciones para garantizar la elección mejor y más segura, en función de las preferencias del usuario y los requisitos de un proyecto", añade Bogre.
Independientemente de la opción, la elección de un sistema de contrapeso ideal es una decisión crítica que debe reflejar las necesidades de los trabajadores u operarios y, al mismo tiempo, satisfacer las características únicas de la aplicación.
Elección del sistema adecuado
Cada aplicación tiene sus propios requisitos y posibles retos a la hora de elegir e instalar el sistema de equilibrado ideal. El objetivo siempre es reducir el peso de un objeto (como un panel, una cubierta o una puerta) y proporcionar al usuario final control y sensación de seguridad. Lo ideal es que el sistema también ofrezca una larga vida útil y requiera poco o ningún mantenimiento.
Los tipos de sistemas de contrapeso incluyen:
1. Mecánico. Una solución de contrapeso sin sellado, sin gas y sin aceite que no requiere mantenimiento y suele durar toda la vida útil de la aplicación. Esta opción es ideal en entornos sujetos a corrosión o condiciones variables, donde los fallos no son una opción. Los resortes mecánicos pueden producir cargas constantes y repetibles a intervalos variables. Esta es la opción más respetuosa con el medio ambiente.
2. Gas. Los resortes de gas se componen de una varilla de precisión unida a un pistón que se mueve dentro de un cilindro sellado que contiene nitrógeno y aceite a presión. Proporcionan asistencia de elevación y contrapeso a las aplicaciones a través de una fuerza de empuje o tracción que actúa alrededor de un eje de pivote.
"También se denominan amortiguadores de gas, y son una solución viable cuando la temperatura ambiental es estable. Debido a que son dispositivos cerrados y presurizados, esta presión puede cambiar en climas cálidos, por ejemplo, y eso cambia la salida de fuerza", explica Rockow. "La corrosión también puede ser un problema, pero existen versiones de acero inoxidable, así que hay soluciones para mitigar ciertas condiciones".
También cabe señalar que los resortes de gas nitrógeno tienen sellos que protegen el aceite en su interior, pero estos sellos se desgastan con el tiempo, por lo que normalmente se requiere mantenimiento.
3. Sistema hidráulico. Los sistemas hidráulicos funcionan y realizan tareas utilizando fluido presurizado. Los sistemas de contrapeso pueden proporcionar una alternativa eficiente a las bombas hidráulicas convencionales o las mangueras de alta presión, que pueden ser costosas y problemáticas.
"Me viene a la mente la industria minera como ejemplo de sistema hidráulico", afirma Rockow. "Suele utilizar enormes camiones de transporte de grava con neumáticos de entre 4 y 6 metros de altura y un enorme recipiente en la parte trasera para la grava. Estos equipos suelen tener grandes paneles de acceso donde un puntal electromecánico es ideal y mucho más rentable que una bomba hidráulica que requiere fluido y cilindros para actuar. En cambio, este sistema de puntal electromecánico utiliza una baja tensión de corriente continua".
Hacer las preguntas correctas
"Hay varias preguntas que hacerse antes de elegir un sistema de contrapeso", añade Rockow. "Hay que tener en cuenta la masa, el centro de gravedad, las posibles ubicaciones de montaje de los puntales o resortes, las condiciones a las que estará sometida la aplicación y la flexibilidad que tenemos dentro de estos factores. Todo esto variará según el cliente y la aplicación."
Otra consideración importante: la durabilidad de la aplicación. ¿Cuánto tiempo debe funcionar el producto y con qué frecuencia se utiliza su sistema de contrapeso? ¿Es solo cada pocos meses (como una trampilla de acceso para el mantenimiento de tuberías o infraestructuras subterráneas), una o dos veces al día (como para una puerta de camión de comida), o una o dos veces por hora (como para equipos pesados)?
"Aparte de calcular los ciclos que se espera que haga el producto cada día, semana o año, es importante pensar en el medio ambiente antes de elegir un sistema de contrapeso", afirma Bogre. "El gas puede quedar descartado si la aplicación es subterránea o si las condiciones meteorológicas variables son un problema. O tal vez un sistema hidráulico preferente requiera una fuente hidráulica, pero la aplicación debe ser autónoma, por lo que esta opción queda descartada. Hacer las preguntas adecuadas ayudará a elegir el sistema adecuado."
Para evaluar correctamente estos factores, se requiere una gran cantidad de información técnica. Para simplificar el proceso, ASRaymond ofrece una herramienta gratuita de configuración de contrapesos en línea.
"Esta herramienta toma las complicadas ecuaciones de ingeniería y ofrece opciones. Es fácil y eficiente de usar, por lo que un ingeniero puede escribir los parámetros de la aplicación específica y determinar algunas de las mejores opciones de equilibrado", afirma.
Esto incluye las variables de la aplicación (como el ángulo, la profundidad y la altura), la carga y las especificaciones del puntal, eliminando esencialmente cualquier conjetura de la ecuación.
"Esta herramienta también resuelve el método de ensayo y error, de modo que alguien puede evitar comprar cinco o seis resortes para probar y ensayar, con la esperanza de que una de las opciones funcione", añade Rockow. "Eso resulta costoso porque hay que comprar los componentes, averiguar las diferentes opciones de montaje, taladrar agujeros, añadir soportes si es necesario y, potencialmente, mover las cosas de sitio y probar un componente diferente".
La herramienta de configuración de contrapesos calcula los resultados y suele ofrecer cinco o seis opciones de puntal o resorte, incluidos los mejores puntos de montaje y las mejores cargas de manipulación para el proyecto en cuestión.
En resumen, al elegir un sistema de contrapeso, tenga en cuenta lo siguiente:
- La masa o la masa rotacional
- El centro de gravedad
- Flexibilidad y posibles posiciones de montaje de los resortes
- Medioambiente
- Diseño ergonómico
- Consideraciones de mantenimiento (como el fácil acceso para la limpieza, especialmente para industrias que tienen requisitos de higiene estrictos como el sector médico)
- Cualquier otra preferencia o restricción
Garantizar la accesibilidad
"Hoy en día, el trabajador medio tiene un aspecto diferente al de hace 50 años", afirma Bogre. "En muchos sectores, la mano de obra envejece. También hay muchas más mujeres en casi todos los sectores. Es importante ser más inclusivos y conscientes de la seguridad en lo que respecta a los diseños y la ergonomía de los equipos."
En términos de un sistema de contrapeso, esto significa elegir un sistema y diseñar una aplicación que sea accesible para todo tipo de trabajadores que puedan usarlo. Esto podría implicar la decisión de reducir la masa adicional de un panel de acceso para facilitar la entrada o podría significar la instalación de un sistema de control eléctrico accionado por un interruptor para garantizar que un empleado nunca corra el riesgo de sufrir lesiones.
Lo ideal es que dichas opciones se tomen en la fase de diseño de una aplicación.
"Con demasiada frecuencia, los sistemas de contrapeso se consideran en la fase final del diseño del producto, lo que dista mucho de ser ideal", afirma Rockow. "En estos casos, se limitan potencialmente las opciones y se añaden tiempo y costes a la aplicación final".
"Para poner esto en perspectiva, considerar la solución de contrapeso al principio de los ciclos de diseño permite un mayor aprovechamiento", añade Bogre. "Por ejemplo, si una aplicación ya está diseñada y solo hay un pequeño espacio de montaje disponible para instalar los puntales, hay poco margen con el que trabajar. Es posible que necesite puntales grandes para trabajar de forma eficaz, pero no hay suficiente espacio de montaje para adaptarse adecuadamente a los requisitos. Es muy importante pensar en esto antes que después."
Por este motivo, es importante tener en cuenta las cargas de elevación y manipulación necesarias para un sistema de contrapeso ideal lo antes posible en el diseño de una aplicación para garantizar la mejor solución y la más rentable.
"Normalmente somos capaces de recomendar o desarrollar una solución para cualquier requisito de contrapeso, pero cuanto antes se planifique, más opciones habrá, y a menudo estándares en lugar de otras personalizadas más costosas", afirma Rockow. "El contrapesado debe ser una decisión importante en una fase temprana por razones de seguridad y aprovechamiento y, cuando sea posible, no algo que se deje para el final del ciclo de diseño de un proyecto."
Junto con la herramienta de configuración de contrapesos, ASRaymond ofrece la opción en línea de diseñar una solución de contrapeso en un producto o aplicación.
"Esto permite a los ingenieros visualizar el diseño final, considerar distintas opciones y encargar piezas o prototipos directamente en línea, lo que simplifica todo el proceso", afirma. "Pueden elegir las características más importantes, como incluir un mecanismo de bloqueo o lo que sea para mayor seguridad. Siempre queremos asegurarnos de que los clientes tengan y comprendan las mejores opciones disponibles para garantizar el sistema de contrapeso más seguro y eficaz para su aplicación."