¿Cómo se ensaya un gancho?
El gancho de elevación es considerado un componente de alta seguridad, un componente al que se somete al más alto nivel de ensayos e inspecciones antes y durante su vida útil.
Llamamos “ensayo” a aquellos controles de calidad que se realizan a un gancho de reciente fabricación antes de su primera venta al mercado. La responsabilidad de hacer este ensayo corresponde al propio fabricante del gancho y lo lleva a cabo un equipo cualificado de Control de Calidad. Estos ensayos se realizan una única vez, a no ser que se hagan modificaciones sustanciales en su diseño inicial.
Llamamos “inspección” a aquellos controles realizados durante la vida útil del gancho. Hacer estos controles es responsabilidad del dueño de la grúa y debe llevarlos a cabo un equipo de mantenimiento cualificado de forma periódica. La recomendación habitual es hacerlos una vez al año siguiendo la guía “Manual de Mantenimiento” emitido por el fabricante o bien siguiendo protocolos de inspección de la instalación o equipo principal.
En este post desarrollamos los ensayos a un “Nuevo Gancho”, dejando para un siguiente post las inspecciones a un Gancho en Uso. ¡Síguenos regularmente para leer el próximo post!
Ensayos a un nuevo gancho
La norma de referencia es EN13001-3.5 para llevar a cabo los ensayos necesarios que garantizan el cumplimiento con los niveles de seguridad requeridos a este componente de seguridad de la grúa. Otras normas de referencia pueden ser aplicables según el caso: país destino, aplicación (industrial, marino, nuclear…) o entidades de clasificación de la grúa (normativa LRS, BV, ABS, DNV-GL…)
Hay 2 tipos de ensayos:
- Ensayos Destructivos: se llaman así los ensayos que cambian las cualidades físicas, mecánicas ni dimensionales del producto. Se obtienen extrayendo una muestra del producto para análisis, tipo “biopsia”.
- Ensayos no Destructivos: se llaman así los ensayos que NO cambian las cualidades físicas, mecánicas ni dimensionales del producto. Se ensaya la integridad del producto en su conjunto.
Ensayos destructivos:
También llamados comunmente “ensayos mecánicos”, ya que se analizan las propiedades mecánicas del material con el que se ha fabricado el gancho.
Ensayos Destructivos de obligado cumplimiento:
1.1 ENSAYOS DE TRACCIÓN
A una probeta normalizada se le aplica una velocidad de deformación constante en dirección axial y se registra la fuerza aplicada en cada momento. Este ensayo se lleva a cabo en laboratorio propio de Irizar Forge bajo la norma UNE-EN ISO 6892-1:2010. Se obtienen los siguientes datos:
- Límite elástico: valor de la tensión a una deformación prefijada, en nuestro caso el 0,2% (en inoxidables el 1%). Es el valor de tensión máxima que resiste el material antes de la deformación plástica.
- Resistencia a tracción: se trata de conocer el valor máximo de curva tensión-deformación.
- Alargamiento a rotura: se mide cuánto se ha alargado la probeta antes de colapsar y romper
- Estricción: se trata de medir la reducción de área que sufre la probeta durante el ensayo
1.2 ENSAYO DE IMPACTO (charpy)
Con este ensayo se puede determinar la cantidad de energía absorbida por el material durante la fractura cuando a una probeta estandarizada (10x10x55 mm) se le aplica una carga repentina, un impacto a alta velocidad. Este ensayo se lleva a cabo en el laboratorio de Irizar Forge de acuerdo con la norma UNE-EN ISO 148-1:2017. La temperatura de ensayo más habitual está comprendida entre temperatura ambiente y -40 °C, pero se puede realizar a cualquier otra temperatura.
1.3 DUREZA
Con un penetrador se aplica una carga sobre la superficie del material durante un tiempo específico. Midiendo la huella que ha dejado el penetrador en la superficie se determina la dureza del material. Este ensayo se realiza en Irizar Forge de acuerdo con las normas ASTM E‑10‑07 o la UNE_EN ISO 6506-1:2015.
Otros ensayos destructivos pueden llevarse a acabo a petición del cliente, como son:
- Análisis Químico: el objetivo de este ensayo es conocer la composición real de la pieza ensayada, ya que al utilizar grandes coladas, puede haber pequeñas variaciones en la composición de un punto de la colada a otro. Existen numerosas normas bajo las que se puede realizar este análisis, como por ejemplo al ASTM E-415.
- Determinación del tamaño de grano: determinar el tamaño de grano y ver si es homogéneo puede dar información acerca de la idoneidad de los tratamientos termomecánicos aplicados, así como sus propiedades mecánicas. Existen numerosas normas bajo las que se puede determinar el tamaño de grano, como pueden ser la ASTM E-112 o la UNE-EN ISO 643.
- Ensayo de Fatiga: Cuando a una pieza se le aplican cargas cíclicas puede llegar a colapsar, aunque las cargas aplicadas sean inferiores a la carga de rotura del material. Los ensayos de fatiga ayudan a determinar el comportamiento de las piezas tras la acumulación de cargas cíclicas de distintos tipos. Existen diferentes normativas para llevar a cabo ensayos de fatiga en función de los parámetros que se deseen de diseño.
- Ensayo de Rotura: el objetivo de este ensayo extremo es conocer cuál es la carga a la que la pieza ensayada se colapsa. Para ello, de manera controlada, se aplica una tensión progresiva que va en aumento hasta que en la pieza se observen signos de colapso (grietas, deformaciones plásticas o incluso la rotura física).
ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS
Internacionalmente llamados NDT, se ensaya la integridad de la pieza en cuestión.
Ensayos NDT de obligado cumplimiento:
2.1 UT (Ultrasonidos)
El objetivo de la técnica es detectar posibles discontinuidades (poros, grietas internas, etc) dentro del material. Esta técnica se basa en el fenómeno de la reflexión de las ondas acústicas. Si aplicamos una onda acústica de alta frecuencia a través del material, ésta revotará hasta su fuente si encuentra una discontinuidad en un plano normal al de su trayectoria (eco). El equipo da una medida del defecto comparándola con la señal que recibiría si las discontinuidades fueran circulares. Habiendo distintas normas para su ejecución, este ensayo se realiza en Irizar Forge bajo el amparo de las normas EN-10228-3 o la ASTM A388.
2.2 MPI (Partículas Magnéticas)
Mediante esta técnica se pueden detectar discontinuidades en la superficie de la pieza y en sus proximidades (discontinuidades subsuperficiales) siempre y cuando el material sea ferromagnético.
La pieza a inspeccionar se cubre con polvo metálico (en solución acuosa o spray) que al aplicar un campo magnético, las partículas se acumulan en las discontinuidades. Al someterla a una luz ultravioleta dichas partículas acumuladas brillan, haciendo visible la discontinuidad con un color fosforescente. En Irizar Forge la inspección por partículas magnéticas se lleva a cabo bajo la norma EN-102285-1 o la ASTM E-709.
2.3 FAT (Ensayo de Funcionalidad)
Se trata de comprobaciones que se realizan a los distintos elementos que configuran el producto para asegurar que funcionan correctamente. Entre las comprobaciones más habituales, se encuentran la comprobación del correcto funcionamiento de los gatillos o dispositivos de seguridad, así como la comprobación de las roscas entre tuerca y gancho.
2.4 PRUEBA DE CARGA:
Otra prueba de fuego es LA PRUEBA DE CARGA, de obligado cumplimiento en algunos países (como USA o países de la Common Wellth) y algunas aplicaciones (como Offshore, aplicaciones sumergidas, Fondeo y Arrastre, Nuclear…), pero en otros no. En este ensayo se aplica una sobre carga bajo control por encima de la carga segura de trabajo para la que se diseñó el producto para asegurar factores de seguridad (validación de diseño y geometría), así como integridad y fortaleza del producto. Este ensayo hay que realizarlo en un banco de ensayos calibrado y certificado con todos los parámetros bajo control (cargas, tiempos, posición…).
Los resultados de aquellos ensayos de obligado cumplimiento forman parte integral del Certificado EN10204-3.1, emitido por el fabricante del gancho, y que puede ser validados por un tercero (como LRS, BV, ABS, DNV-GL), quién ha monitorizado previamente las fases más importantes de producción y ensayos, obteniendo como resultado el certificado EN10204-3.2. La Prueba de Carga lleva su propio Certificado separado del 3.1-3.2, por la importancia que tiene, donde se muestra el gráfico de cargas y tiempos.