Cómo especificar el par de cierre de las bisagras con resorte para las puertas de los equipos

Para especificar bisagras de cierre automático para puertas de equipos, compare el par de retorno mínimo disponible con el par opuesto de la puerta en los mismos ángulos de instalación. El juego de bisagras debe poner en marcha la puerta desde las posiciones de liberación requeridas y completar el movimiento de cierre previsto, manteniendo al mismo tiempo el esfuerzo de apertura y el impacto de cierre dentro de los límites del proyecto. Verifique el resultado en la puerta completa.

Una puerta que se cierra desde una posición totalmente abierta puede detenerse antes de llegar al pestillo cuando se suelta. Es posible que la fuerza de retorno del muelle sea menor en ese punto, al igual que ocurre cuando una junta, una rampa del pestillo o un cable añaden resistencia. El valor de par máximo que figura en un catálogo no garantiza que la puerta se cierre desde esa posición.

Este artículo trata sobre las bisagras con retorno por resorte para puertas de equipos que deben moverse hacia una posición de cierre definida. Si aún estás dudando entre una bisagra con resorte y un cierrapuertas independiente, empieza por el Comparación entre bisagra de resorte y cierrapuertas.

Definir el movimiento de cierre de la puerta

Define qué debe hacer la puerta instalada: volver a encajar en el marco, accionar un pestillo de cierre por presión o comprimir una junta hasta una posición determinada. Incluye el marco, la junta, el pestillo, la manilla y el cableado.

Con un cierre de compresión de accionamiento manual, la bisagra solo puede acercar la puerta hasta un punto determinado; es la persona quien gira el tirador para completar el cierre hermético. Especifica el papel que desempeña la bisagra en esa secuencia.

Hay tres elementos que determinan el requisito de movimiento:

• Gama de lanzamiento: las posiciones iniciales desde las que la puerta debe empezar a cerrarse sin necesidad de empujarla adicionalmente. Incluye el ángulo de liberación mínimo necesario, no solo la posición de apertura total.
• Estado final: la posición de la puerta, el enclavamiento del pestillo y el estado de la junta son los factores que determinan que la puerta esté cerrada. Una puerta que se apoya contra el pestillo no significa necesariamente que esté cerrada.
• Estado de la instalación: la orientación del eje de la bisagra, la posición de montaje del equipo y las condiciones de funcionamiento en las que se requiere dicho movimiento.

Distancia de liberación independiente de la carrera máxima de apertura. Los mecanismos de retención, los topes o las zonas de acoplamiento por resorte pueden impedir el retorno automático durante parte de un recorrido que, de otro modo, sería admisible.

Las puertas con apertura lateral y las tapas horizontales requieren cálculos diferentes

En el caso de una puerta ideal de apertura lateral que gira alrededor de un eje vertical, la gravedad no genera un momento de cierre alrededor de dicho eje. La masa de la puerta sigue influyendo en las cargas de apoyo, la fricción de los cojinetes, la flexión y la inercia. El par de cierre necesario no se obtiene simplemente multiplicando la masa por la mitad de la anchura de la puerta.

Una tapa de eje horizontal tiene un momento gravitatorio que depende del ángulo y que puede favorecer o contrarrestar la acción del muelle. Un eje inclinado también puede provocar efectos gravitatorios. Análisis de Southco sobre la selección del par de apriete distingue estas orientaciones. Determina la resistencia de la puerta de apertura lateral una vez instalada, en lugar de basarte en un cálculo para la sujeción de la tapa.

Cómo interpretar el par de apriete en una ficha técnica

El par de cierre de una bisagra de resorte suele variar en función de la posición angular. Antes de comparar proveedores, identifica la posición de referencia en cada plano y conviértela en el ángulo de la puerta una vez instalada. Es posible que la posición cero que figura en un catálogo se refiera a las hojas de la bisagra y no a la puerta de tu equipo con respecto a su marco.

Por ejemplo, el programa KIPP… Bisagra con cierre por resorte de 0,7 N·m Indica valores de resorte de cierre de 0,23 N·m a 0°, 0,45 N·m a 90° y 0,7 N·m a 180°, según la convención de ángulos de su catálogo. Se trata de datos correspondientes al producto de ese fabricante, no de valores nominales para las bisagras HSP. El ejemplo muestra por qué “0,7 N·m” es un dato incompleto si no se indica el ángulo.

Aclara si el valor indicado corresponde al par teórico del muelle o al par medido de la bisagra montada. La fricción interna influye en el par disponible durante el movimiento de retorno. Nota de Guden sobre el par de apriete de las bisagras con resorte explica que la fricción del muelle y de la bisagra provoca histéresis, y que los valores indicados corresponden a una posición definida de la bisagra.

Por lo tanto, la fuerza necesaria para abrir una bisagra puede diferir de la fuerza que esta ejerce al volver a cerrarse en el mismo ángulo. Utiliza la fuerza ejercida en la dirección de cierre para evaluar el rendimiento del cierre automático. Utiliza las mediciones en la dirección de apertura para evaluar la resistencia que debe superar el operador.

Obtenga los valores de par en la dirección de cierre en posiciones críticas, o una curva de par-ángulo, con las tolerancias y las condiciones de ensayo correspondientes. Un valor máximo sin los datos de retorno necesarios no es suficiente para la selección.

La resistencia cerca del nivel de cierre

La resistencia al cierre no es necesariamente constante. Una puerta puede girar libremente durante la mayor parte de su recorrido y encontrar un aumento brusco de resistencia cuando la junta se comprime por primera vez o cuando el pestillo entra en contacto con su cerradero. Un bucle de cableado puede añadir resistencia en una fase más temprana del giro.

Asigna cada carga de resistencia al ángulo en el que se produce. Utiliza las comprobaciones que se indican a continuación para distinguir entre la resistencia prevista y un problema de instalación antes de aumentar el par del muelle.

Si la resistencia aumenta después de apretar las hojas de la bisagra, comprueba la posición de montaje. Esa observación es un motivo para comprobar la alineación, no una prueba de una causa concreta. El Guía para la alineación del eje de bisagras industriales trata ese diagnóstico en detalle.

Para realizar una comprobación preliminar de las fuerzas aplicadas, una fuerza tangencial medida puede convertirse en un momento equivalente:

M = F × r, donde F es la fuerza tangencial en newtons y r es la distancia entre el eje de la bisagra y el punto de tracción en metros. El resultado se expresa en N·m. Para una tracción que no sea tangencial, utiliza la distancia perpendicular entre el eje de la bisagra y la línea de acción de la fuerza, en lugar de la distancia al punto de tracción.

Anote el ángulo, la dirección, el punto de tracción y los componentes activos durante la lectura. Con el muelle aún activo, un medidor mide la respuesta neta del conjunto; esto no constituye una medición independiente de la resistencia del sellado o del cierre. Puede ser necesario realizar una prueba controlada de los componentes o utilizar un conjunto debidamente apoyado con el mecanismo de retorno aislado para separar las contribuciones. Siga las instrucciones del fabricante de la bisagra a la hora de aislar la energía acumulada en el muelle.

Distingue también entre la fuerza necesaria para volver a poner en marcha una puerta parada y la fuerza necesaria para mantenerla en movimiento. Un barrido lento puede pasar por alto la resistencia que impide que una puerta suelta se ponga en marcha. Las instrucciones detalladas sobre los dispositivos de sujeción y los instrumentos deben figurar en Cómo medir el par de apriete de una bisagra.

Evita contabilizar las pérdidas dos veces. Si el valor de retorno del proveedor ya incluye la fricción interna de la bisagra, excluye esa misma fricción del total de la carga opuesta. Averigua qué incluye la lectura de un medidor instalado antes de combinarla con los datos de los componentes.

Establecer un rango de par de cierre y un límite de fuerza de apertura

El par de retorno mínimo proviene de la acción de cierre. El esfuerzo de apertura, el comportamiento de cierre y las cargas sobre los componentes limitan la cantidad de par elástico que puede aplicar el conjunto. Un resorte más potente puede solucionar un déficit de cierre, aunque a la vez hará que la puerta sea más difícil de abrir.

Para una detección preliminar a baja velocidad de una puerta que se mueve libremente, utiliza una dirección positiva constante hacia el cierre:

Par de retorno disponible + par de asistencia > par contrario

Aplica esta relación a lo largo de la carrera requerida, utilizando la potencia mínima disponible y la mayor carga opuesta creíble en las condiciones especificadas. En cada posición de liberación requerida, incluye la resistencia al arranque desde parado. La igualdad no deja margen para variaciones.

Se trata de una relación orientativa, no de un modelo dinámico completo. La aceleración, la amortiguación dependiente de la velocidad, el contacto de enclavamiento y el impacto pueden alterar el resultado. Si la puerta solo se cierra tras un empujón o un movimiento amplio, es posible que su impulso la haga pasar más allá de un obstáculo que el muelle no puede superar partiendo de la posición de reposo.

Calcula el margen teniendo en cuenta la variación en la producción, la resistencia del montaje, la temperatura, el desgaste y la incertidumbre de medición. Completa los datos que falten con información de los proveedores o mediante ensayos controlados; un porcentaje universal no puede determinar la reserva que necesita tu montaje.

Comprueba el límite de fuerza de apertura utilizando par de apertura, y no el valor de retorno neto utilizado para el cierre. En una posición determinada del mango con un tirón tangencial, F = M / r. En este caso, M es el par de resistencia en la dirección de apertura que se incluye en el cálculo, y r es la distancia entre la manilla y el eje de la bisagra. La liberación de la junta, el accionamiento del pestillo y las cargas del cable deben tenerse en cuenta por separado, a menos que ya estén incluidas en M.

Mide la puerta completa en el punto de funcionamiento real. Al acercar la manilla al eje de la bisagra, aumenta la fuerza necesaria para contrarrestar el mismo par de resistencia. Un resultado medido en el borde exterior no es intercambiable con uno obtenido con la manilla más hacia el interior.

Un resorte de retorno tampoco garantiza por sí mismo una velocidad de cierre controlada. Si una puerta se cierra de forma fiable pero golpea el marco con demasiada fuerza, hay que evaluar el sistema de amortiguación y los requisitos de cierre. Es posible que aumentar o disminuir únicamente el par del resorte no sea suficiente para cumplir ambos requisitos.

Dos bisagras con suficiente par de giro, al menos en teoría

En una puerta rígida con bisagras coaxiales compatibles, las fuerzas de cierre de los resortes activos se suman. Una bisagra complementaria de giro libre aporta soporte y fricción, pero no proporciona retorno por resorte. Cuenta las bisagras que realmente aportan par de cierre y utiliza sus valores con el mismo ángulo de instalación.

La puerta se detiene justo antes de que el pestillo se enganche

Consideremos, a modo de ejemplo, una puerta de equipo de eje vertical que debe cerrarse desde la posición de reposo, cuando se encuentra a 8° de la posición cerrada. Cuenta con dos bisagras con resorte, cada una de las cuales tiene una fuerza nominal de 1,0 N·m en una posición de amplia apertura. Para este ejemplo, supongamos que la fuerza de retorno neta mínima en la posición instalada de 8° es de 0,38 N·m por bisagra. Supongamos que la resistencia externa en ese punto es equivalente a una fuerza tangencial de 3 N a 0,30 m, sin tener en cuenta la fricción ya incluida en la fuerza de la bisagra.

• Par de retorno disponible: 2 × 0,38 = 0,76 N·m.
• Par de resistencia: 3 × 0,30 = 0,90 N·m.
• Déficit: 0,90 − 0,76 = 0,14 N·m a 8°.

El par original no supera esta prueba preliminar a pesar de su valor máximo combinado anunciado de 2,0 N·m. En primer lugar, comprueba si la carga opuesta prevista corresponde al funcionamiento requerido del cierre o del pestillo, o bien a una interferencia corregible. Si la resistencia de diseño sigue siendo de 0,90 N·m, 0,45 N·m por bisagra solo serviría para equilibrarla; la salida mínima especificada debe superar ese nivel con una reserva adecuada.

Solicite la respuesta del candidato en la posición instalada de 8° y en los demás ángulos críticos. A continuación, pruebe el conjunto revisado desde la posición de reposo a 8°, a lo largo del rango de liberación requerido y en la posición definida de la maneta. Acepte el conjunto únicamente cuando alcance el estado final especificado y cumpla los límites de fuerza de apertura y comportamiento de cierre. El cálculo identifica una deficiencia; no garantiza que un recambio no probado vaya a superar la prueba.

Añadir otra bisagra de resorte no solo modifica el par total. También altera la fuerza necesaria para abrirla y añade otro punto de fijación que debe seguir el eje común. La capacidad de carga estructural y la potencia del resorte siguen siendo comprobaciones independientes; no dividas el peso de una puerta entre el número de bisagras ni consideres el resultado como una especificación del par de cierre.

Cuando se disponga de precarga ajustable, se aplicarán los ajustes y los límites de recorrido permitidos por el fabricante. No se debe dar por sentado que una bisagra de resorte fija sea ajustable in situ, ni que el aumento de la precarga mantenga inalterado el ángulo de apertura máximo utilizable.

Documentación que hay que solicitar junto con la muestra

Identifica el número de pieza y la revisión de la muestra, el sentido del muelle, la orientación de montaje, las bisagras complementarias y el ajuste de precarga. El mero hecho de que las dimensiones coincidan no garantiza que se reproduzca su comportamiento de retorno.

Los datos de apoyo deben responder a cuatro preguntas específicas sobre el producto:

• ¿Qué opciones de salida hay disponibles? Par de apriete en sentido de cierre en los ángulos acordados, con los valores mínimos, máximos o de tolerancia especificados.
• ¿Cómo se obtuvo? Referencia angular, dirección de medición, método dinámico o estático, velocidad y si el resultado indicado incluye la fricción interna de la bisagra.
• ¿Qué ocurre después de su uso? Vuelve a realizar las mediciones tras el ciclo o el acondicionamiento acordados, utilizando el mismo método y las mismas referencias angulares que en la comprobación inicial.
• ¿Qué configuración se probó? La bisagra o el conjunto de bisagras propiamente dicho, la configuración de los resortes, la disposición de montaje y cualquier carga de apoyo aplicada durante la medición.

Un recuento cíclico por sí solo no indica cuánta producción restante hay hasta el cierre. Compara las mediciones de rendimiento iniciales y posteriores al ciclo cuando se acerque el cierre, utilizando el mismo método, y repite las comprobaciones de liberación funcional.

Incluya las temperaturas y las condiciones de exposición que puedan alterar la fuerza de empuje del muelle o la resistencia del conjunto, como juntas frías, cambios de lubricante, contaminación o corrosión. Si no se dispone de una curva completa de par-ángulo, acuerde realizar mediciones en las posiciones críticas de la puerta.

Pruebas de liberación en la puerta del equipo completo

Los datos de banco de pruebas permiten identificar un candidato. Las pruebas realizadas en condiciones reales determinan su comportamiento con la puerta, el marco, las juntas, el pestillo, el cableado y el sistema de amortiguación reales.

1. Establecer las condiciones del montaje final. Utilice los elementos de fijación y las condiciones de apriete especificados, la masa de la puerta y los accesorios previstos para la producción, así como la configuración de muelles prevista. Compruebe que no haya contactos no deseados antes de realizar las pruebas.
2. Exención de los puestos exigidos. Incluya la posición mínima de apertura, las posiciones cercanas al contacto de la junta o del pestillo, una posición intermedia representativa y la posición máxima de liberación requerida. Deje que la puerta se estabilice antes de liberarla, para que la prueba no incluya un empuje accidental.
3. Fíjate en cómo se acerca el cierre. Anota cualquier vacilación, parón, rebote o impacto brusco, incluyendo el ángulo en el que se produce. Comprueba el estado final real en lugar de juzgarlo únicamente por el sonido.
4. Mide la fuerza necesaria para abrir en el punto de agarre definido. Evalúa los límites aplicables de la fuerza de arranque y de desplazamiento, indicando por separado el funcionamiento del enclavamiento cuando sea necesario.
5. Repítelo en las condiciones indicadas. Utilice el número acordado de muestras y repeticiones, las condiciones operativas, las condiciones ambientales y las comprobaciones posteriores al ciclo. Registre los cambios de configuración y vuelva a realizar la prueba del requisito afectado.

Un bloqueo, un rebote o un impacto fuerte requieren un ajuste específico para cada ángulo. En caso de bloqueo, comprueba el contacto y la carga opuesta en esa posición antes de modificar el ajuste del muelle. En caso de impacto fuerte, revisa la configuración de la amortiguación, así como el par de apriete. Pasar de la posición totalmente abierta no garantiza el cierre en ángulos pequeños, y llegar hasta el marco no garantiza que la puerta permanezca cerrada.

Una prueba de cierre automático no certifica un enclavamiento de seguridad ni un grado de protección de la carcasa sellada. Cuando se requiera cualquiera de ellos, seguirán aplicándose sus propios criterios de aceptación a nivel de sistema. Las consideraciones específicas relativas a las protecciones se tratan en bisagras para protecciones de máquinas y puertas de acceso de seguridad.

Incluye los requisitos de cierre en el plano

Conecta la salida de la bisagra al movimiento instalado que aparece en el plano y define el comportamiento esperado en la especificación del ensamblaje. Otro ingeniero debería poder interpretar ambos elementos sin necesidad de ver la demostración original.

Si aún se está definiendo el par, indique el requisito funcional y solicite un rango de salida medible. Considere esa propuesta como preliminar hasta que la muestra cumpla las condiciones especificadas para la puerta.

Consulta el Opciones de bisagras con resorte y de cierre automático en relación con estos requisitos. Para una revisión del par de apriete, Envíanos el plano de la puerta y los requisitos de cierre., incluyendo la orientación del eje de la bisagra, el rango de liberación, la disposición del pestillo o la junta, cualquier lectura de resistencia y el límite de fuerza de apertura en la manilla. Pregunta qué configuraciones candidatas y qué datos de par de retorno hay disponibles antes de solicitar una muestra.

Preguntas sobre el par de apriete de las bisagras de cierre automático

¿Y si el proveedor indica el peso de la puerta pero no el par de apriete?

Pregunta qué geometría de la puerta, disposición de las bisagras, ángulo de apertura y condiciones de funcionamiento han dado lugar a esa recomendación. Una tabla de selección basada en el peso puede ayudar a preseleccionar productos, pero no define el par de retorno disponible para tu junta o pestillo.

¿Es necesario que la bisagra encaje automáticamente en el pestillo?

Solo si eso forma parte de la función especificada y el cierre admite el enclavamiento automático. Algunas puertas de equipos vuelven a una posición de reposo y, a continuación, requieren un bloqueo o una compresión manuales. Describa la secuencia prevista antes de seleccionar el muelle.