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La importancia de los ensayos en los elementos que componen las estanterías de paletización convencional

21/10/2016

Tanto los componentes que conforman las estanterías como los materiales con los que se fabrican son sometidos a ensayos; los primeros para determinar sus capacidades resistentes y elásticas mientras que los segundos para establecer su resistencia a la tracción y su ductilidad, es decir, la capacidad para ser doblados. Estos procesos cumplen la normativa internacional que define los parámetros que hay que tomar en consideración respecto a la seguridad y calidad de los productos.

Normativa europea

Mecalux emplea las técnicas más avanzadas en la fabricación de sus perfiles y estanterías, teniendo en cuenta los principios de diseño, los procesos de ensayos y los sistemas de control de producción que contempla la norma EN 15512, aprobada en 2009 por el CEN (Comité Europeo de Normalización).

La EN 15512 engloba toda la normativa general europea sobre el cálculo de estructuras metálicas y la adapta específicamente a las estanterías metálicas regulables de palets. En definitiva, con ella se normalizan los procedimientos de cálculo, las tolerancias y el montaje de las estanterías, así como el mantenimiento de las instalaciones.

El cumplimiento de las normas por parte del fabricante aporta grandes ventajas para el usuario:

  1. Seguridad: las exigencias en los cálculos, pruebas y ensayos a los que se someten los materiales empleados y el control en la fabricación y el montaje se traducen en una mayor protección en las instalaciones, la mercancía y, sobre todo, para las personas que trabajan en los almacenes.
  2. Normalización: cumplir la normativa reconocida a nivel internacional constituye un factor de valoración positiva para la instalación y la empresa, en especial, en sus relaciones con las compañías aseguradoras y en el caso de que se demanden responsabilidades referentes a la seguridad y salud en el trabajo.
  3. Garantía: los productos que cumplen rigurosamente los preceptos en materia de seguridad en todos los países de la Unión Europea generan gran confianza en el usuario.

¿Por qué realizar ensayos?

Predecir el comportamiento estructural de las estanterías es complicado, debido a la particularidad de todos sus componentes. Están formadas por perfiles de acero de alta resistencia y espesor comprendido entre 1,8 y 3,0 mm, sujetos a situaciones de pandeo global, local y, concretamente en los puntales, también distorsional. A estos efectos, cabe añadir el comportamiento de todas las uniones entre los largueros y los puntales o entre las placas base y los puntales.

Por este motivo, la modelización en este tipo de estructuras de acero distan de la utilizada para las estructuras de edificación. El diseño de las estanterías se basa en ensayos específicos para obtener las características mecánicas de los componentes clave y sus conexiones para garantizar la máxima calidad de los productos.

Mecalux posee más de 50 años de experiencia en la investigación y el desarrollo de nuevas soluciones para lograr perfiles cada vez más resistentes que satisfagan las necesidades de sus clientes.

Aplica una metodología muy eficiente para la fabricación de nuevos perfiles, que consta de cuatro fases:

  1. Diseño preliminar de los perfiles según la experiencia y los conocimientos de los equipos de profesionales e ingenieros.
  2. Empleo de programas de diseño y cálculo por elementos finitos como el software ANSYS, que es capaz de determinar los comportamientos de las distintas partes de las estanterías. Con ello se analiza a nivel teórico el modelo más apropiado y se construyen prototipos con los resultados extraídos.
  3. Realización de ensayos en laboratorios propios, ubicados en los centros tecnológicos de Mecalux, que tienen como objetivo recabar datos empíricos a fin de conocer los comportamientos de los distintos elementos y sus conexiones.
  4. Ensayos en laboratorios homologados, principalmente gracias a la colaboración con el LERMA (Laboratorio de Elasticidad y Resistencia de Materiales) de la UPC (Universitat Politècnica de Catalunya). Estos estudios certifican los resultados de los ensayos que se han llevado a cabo.

Según el tipo de ensayo practicado, se obtendrá alguno de los siguientes resultados:

  • Carga de fallo: el pandeo es un fenómeno de inestabilidad elástica que se presenta cuando la estructura se somete a la acción de las fuerzas. Con este resultado se conocen qué cargas producen el fallo en los elementos de las estructuras y cuáles son admisibles teniendo en cuenta un coeficiente de seguridad determinado.
  • Curva esfuerzo-deformación: todo cuerpo, al soportar una fuerza, se deforma y el diagrama esfuerzo-deformación del proceso de carga permite obtener las magnitudes relevantes del proceso.
  • Valor característico: es el valor máximo que, estadísticamente, no se debe superar con el fin de certificar y garantizar las características de los distintos materiales y perfiles. Se consigue a partir de dos valores distintos:
  1. Corrección por material, en función de las características reales de los componentes en relación a las nominales.
  2. Corrección estadística, según el número de ensayos practicados.

A cada elemento, su ensayo

Las características y los comportamientos de los materiales y elementos que forman las estanterías inciden directamente sobre la seguridad y durabilidad de las estructuras. Por ese motivo, cada uno de los componentes y sus conexiones se someten a ensayos específicos con el fin de establecer la calidad y garantizar su resistencia. Para entender esto, describamos algunos de ellos:

Ensayo de materiales
Es indispensable conocer las propiedades físicas de los materiales que se utilizan en las obras de ingeniería y para ello es necesario llevar a cabo pruebas específicas. El material con el que se fabrican los elementos que componen las estanterías es acero al carbono. En general, su calidad está definida por las normas EN 1993-1-1 y EN 1993-1-3, si bien es preciso efectuar ensayos para comprobar sus cualidades.
Básicamente, los ensayos son dos:

Ensayo de tracción: comprueba el esfuerzo interno al que está sometido el perfil por la aplicación de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto y tienden a estirarlo. Se aplica una tracción creciente hasta que se produce la rotura.

Ensayo de plegado: comprueba la capacidad que tiene el material de doblarse hasta un ángulo requerido. De este modo, se conoce la forma con la que se puede trabajar y se previenen roturas al ser sometido a un plegado sin agrietarse.

 

Ensayos en puntales

Los puntales de paletización convencional son perfiles abiertos fabricados en chapa fina de acero y conformados en frío, que están perforados a lo largo de su longitud.

Los ensayos específicos son fundamentales para evaluar el comportamiento global de todos los elementos y conexiones en las estanterías.

Ensayo de compresión: consiste en comprimir un tramo de puntal corto axialmente, esto es, a lo largo de su eje longitudinal, para observar cómo influyen las perforaciones en el pandeo local.

Los resultados de esta prueba permiten determinar:

  • a. El área efectiva de la sección.
  • b. El punto de aplicación de la carga máxima, que servirá como referencia en otros ensayos.

Esta prueba se puede practicar en puntales cortos y en tramos de 1.200 mm, que corresponden con la separación de los nudos de diagonales del bastidor. Además, este es la manera de verificar la influencia del pandeo distorsional.

 

Ensayo a flexión de puntales: se analiza el comportamiento de los pun­tales trabajando a flexión, es decir, aplicando una fuerza a lo largo de su eje longitudinal.

Este estudio determina el momento resistente de un tramo de puntal respecto a sus ejes mayor y menor y permite valorar el efecto favorable de las diagonales que forman la celosía del bastidor.

Asimismo, existen otros ensayos con otros componentes de las estanterías, como la unión de los puntales mediante un empalme o la conexión del puntal al suelo. El objetivo es demostrar la rigidez y la resistencia a flexión ante la carga de las propias estanterías y de los palets depositados.

En la compresión de puntales cortos, se pueden obtener resultados como los siguientes:

  • a) Aplicación de la fuerza muy desplazada hacia la parte abierta de la sección.
  • b) Aplicación de la fuerza moderadamente desplazada hacia la parte abierta de la sección.
  • c) Aplicación de la fuerza muy desplazada hacia la cara frontal (alma) de la sección.
  • d) Aplicación de la fuerza moderadamente desplazada hacia la cara frontal (alma) de la sección.
  • e) Aplicación de la fuerza en el punto que proporciona más resistencia del perfil (máxima carga de fallo).

Ensayos en bastidores
Los bastidores son los elementos verticales formados por dos puntales ranurados y con perforaciones a lo largo de todo el perfil para el correcto encaje de los largueros.

Se asientan en el suelo mediante unos pies anclados (placas base) situados en los extremos inferiores. La anchura del bastidor dependerá de las dimensiones de los palets. Del mismo modo que con los puntales aislados, los ensayos a compresión de los bastidores determinan la capacidad de carga axial del tramo, teniendo en cuenta el efecto de las diagonales.

En este caso, además, se realizan ensayos a cortante de los bastidores que consisten en aplicar dos fuerzas paralelas y opuestas en puntales diferentes para comprobar el comportamiento a esfuerzo cortante.

Ensayos en los largueros y los conectores de los largueros
Los largueros son los elementos horizontales y resistentes de las estanterías sobre los que reposan las cargas. Requieren ensayos a flexión para analizar la deformación al aplicar un esfuerzo encima.

En los dos extremos llevan conectores o grapas para su correcta fijación a los bastidores. Estos elementos de unión han sido desarrollados y patentados por Mecalux y también necesitan un estudio muy preciso para valorar sus características y conocer la carga máxima que se puede llegar a ejercer sobre ellos y cuál es la rigidez y resistencia de sus materiales.

El ensayo a cortante en los conectores de los largueros pretende demostrar si los dientes son suficientemente efectivos para la carga que soportan. También se efectúa un ensayo a cortante inverso, que demuestra que las clavijas de seguridad son efectivas en el supuesto de que los largueros sufran un impacto por la parte inferior. Esto podría ocurrir si el carretillero no calcula bien la retirada de los palets de los estantes y golpea accidentalmente los largueros.

Mecalux y la Universitat Politècnica de Catalunya

Mecalux colabora con el laboratorio LERMA de la UPC desde hace más de 40 años en la realización de estudios sobre los componentes estructurales de las estanterías metálicas. Esta colaboración aporta a Mecalux una gama de productos perfectamente caracterizada y actualizada, a la vez que técnicamente puntera.

Los ensayos del LERMA se efectúan para validar que los perfiles de Mecalux cumplan la normativa del CEN, pero también se llevan a cabo investigaciones para el análisis, diseño, optimización e innovación de los componentes y conjuntos de estructuras de almacenaje.

Máxima garantía y seguridad

Mecalux dispone de once plantas de producción repartidas por Europa y las dos Américas. Todos los elementos que componen las estanterías están sometidos a exhaustivos ensayos y a los controles de calidad más estrictos.

Los cálculos, ensayos y diseño de las estanterías metálicas y almacenes de Mecalux cumplen con la normativa internacional reconocida por el CEN, cuyas exigencias respecto a la calidad y la seguridad en los productos se traduce en una garantía de eficacia para los clientes.

Además, la mayor garantía la corroboran los miles de clientes en todo el mundo que confían en la profesionalidad, conocimientos y excelencia de Mecalux a la hora de equipar sus almacenes con las soluciones más avanzadas del mercado.