Un error en el cálculo de izaje puede tener consecuencias que van desde daños materiales hasta la pérdida de vidas humanas. La necesidad de precisión y seguridad es innegable. Aquí te contamos los pasos para realizar un cálculo de izaje correcto y seguro.

¿Qué es el cálculo de izaje?

El cálculo de izaje es un proceso de ingeniería que consiste en analizar, calcular y planificar todos los factores involucrados en la elevación de una carga. Va más allá de conocer el peso del objeto; implica:

Selección de los aparejos correctos.
Diseño de los puntos de conexión.
Verificación que cada componente soporte las fuerzas aplicadas.

Fundamentos esenciales para el cálculo de izaje

Terminología clave en operaciones de elevación

Carga: Cualquier objeto que necesita ser levantado, movido o transportado.
Grúa: Máquina utilizada para levantar y mover cargas pesadas.
Aparejo: Conjuntos de cables, cadenas, cuerdas y poleas que se utilizan en combinación con una grúa para levantar cargas.

El 27% de las caídas de carga están directamente relacionadas con malas prácticas de aparejamiento. Cada elemento tiene una Capacidad de Carga de Trabajo (WLL), que nunca debe ser excedida.

Principios físicos básicos del izaje

Fuerza: La fuerza debe ser suficiente para contrarrestar el peso de la carga y cualquier otra resistencia, como la fricción.
Gravedad: Es la razón por la que una carga tiene peso y debe ser considerada al calcular la cantidad de fuerza necesaria para levantarla.
Centro de Gravedad (CG): Es el punto en el que se considera que todo el peso de un objeto está concentrado.

El ángulo de las eslingas introduce tensiones adicionales; a menor ángulo con la horizontal, mayor será la tensión en cada eslinga.

Para una elevación estable, el gancho de la grúa debe estar directamente sobre el CG. Un CG mal calculado es una causa principal de cargas inestables y volcaduras.

Clasificación de cargas

Carga simétrica: Tiene una forma regular y un CG centrado, lo que permite que el peso se distribuya uniformemente entre los puntos de izaje.
Carga no simétrica: Es irregular, con un CG descentrado. Requiere un análisis más complejo, ya que las eslingas experimentarán tensiones desiguales, y las más cercanas al CG soportarán una porción mayor del peso.

Para una carga no simétrica, las tensiones deben calcularse individualmente para cada eslinga basándose en la distancia horizontal desde el CG a cada punto de anclaje.

Factores adicionales

Aceleración: Es el cambio en la velocidad de un objeto con el tiempo. Cuando una carga se mueve hacia arriba o hacia adelante más rápido, se genera una fuerza adicional que debe ser considerada para mantener el control.
Desaceleración: Es la reducción de la velocidad de un objeto. Al frenar una carga en movimiento, se generan fuerzas que pueden afectar la estabilidad y el control del izaje.
Balanceo: Es el movimiento oscilante de una carga mientras está suspendida. Esto puede ocurrir debido a movimientos bruscos o cambios en la dirección del izaje, debe ser minimizado

Factores ambientales como el viento pueden ejercer una fuerza lateral significativa sobre cargas con grandes superficies, lo que debe ser incluido en los cálculos.

¿Cómo calcular el izaje de un carga?

1. Determina el peso exacto de la carga

Obtén el peso de los planos del fabricante, placas de datos o mediante el uso de celdas de carga. Si el peso no se conoce, debe calcularse a partir de los volúmenes y densidades de los materiales.

2. Identifica el centro de gravedad (CG)

Para objetos uniformes, el CG suele ser el centro geométrico. Para ensamblajes complejos, calcúlalo a partir de planos detallados o mediante una elevación de prueba con una carga mínima para observar cómo se comporta el objeto.

Es fundamental revisar las especificaciones técnicas y medir las dimensiones de la carga, asegurando que no haya obstrucciones.

3. Selección de eslingas y accesorios de izaje

Cálculo de la capacidad de eslinga necesaria

La capacidad de eslinga necesaria no es simplemente el peso de la carga dividido por el número de eslingas. Se debe aplicar un factor de ángulo. La fórmula básica para la tensión en cada eslinga es:

Tensión = (Peso de la Carga / Número de Eslingas) / sen(α)

Donde α es el ángulo de la eslinga con la horizontal. Un ángulo bajo aumenta drásticamente la tensión.

Tipos de eslingas

Eslingas de cadena: robustas y resistentes a la abrasión.
Eslingas de cable de acero: excelente relación resistencia-peso.
Eslingas de fibra sintética (poliéster o nylon): son ligeras, flexibles y no dañan superficies delicadas, pero son más susceptibles a cortes y daños por calor.

Grilletes, ganchos y otros componentes

Todos los accesorios deben tener una capacidad de carga de trabajo (WLL) igual o superior a la tensión calculada para la eslinga a la que están conectados. Cada componente es un eslabón, y la cadena es tan fuerte como su eslabón más débil.

4. Diseño y verificación de puntos de izaje

Las orejas de izaje son los puntos de conexión críticos en la carga. Su diseño debe ser impecable y seguir estándares rigurosos. La elección depende de la magnitud de la carga y la geometría de la estructura a la que se unen. Pueden ser:

Placas de acero: Dispositivos planos y robustos que se fijan a una carga para proporcionar puntos de enganche seguros para las eslingas o ganchos de izaje.
Orejas de mariposa: Tienen una forma similar a las alas de una mariposa. Ofrecen múltiples puntos de enganche y pueden distribuir la carga de manera más uniforme.

Cálculo de la resistencia estructural de la oreja de izaje

Esfuerzo de tracción: Se refiere a la fuerza de estiramiento que actúa sobre la sección más delgada o crítica del material de la oreja.
Resistencia al corte: Implica evaluar la capacidad de la oreja para resistir el deslizamiento o corte donde el pasador atraviesa el material.
Esfuerzo de aplastamiento: Es la presión ejercida en el área de contacto donde el pasador encaja en el agujero de la oreja.

El diámetro de agujero y la soldadura que une la oreja a la carga es tan crítica como la propia oreja. Se debe calcular el tamaño y la longitud requerida de la soldadura de filete para resistir las fuerzas aplicadas, considerando tanto el corte como la tensión.

5. Cálculos de tensión global

Se debe realizar una revisión final de las tensiones en cada eslinga, grillete, gancho y punto de izaje para confirmar que ningún componente está sobrecargado.

Antes de realizar la elevación completa, levanta la carga ligeramente del suelo para verificar que el CG es el correcto y que la carga está estable y nivelada. Este es el momento final para hacer ajustes.

Estándares como los de ASME dictan factores mínimos (a menudo de 3:1 a 5:1) que deben aplicarse para tener en cuenta las incertidumbres, el desgaste y las cargas dinámicas imprevistas.

En CAESA fabricamos eslingas de fibras sintéticas (ESLINMAX) que cumplen con los estándares de la Norma Internacional ASME B30.

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Preguntas Frecuentes

¿Qué factores deben considerarse al seleccionar una eslinga para izaje?
Se deben considerar el peso de la carga, el tipo de carga, el ángulo de izaje, el material y la capacidad de carga de la eslinga.

¿Qué es el factor de seguridad en el izaje?
Es un multiplicador aplicado a la carga máxima esperada para garantizar que los equipos de izaje se usen dentro de límites seguros, proporcionando un margen adicional.

¿Por qué es importante calcular el centro de gravedad de una carga?
Conocer el centro de gravedad es crucial para asegurar que la carga se levante equilibradamente, evitando que se vuelque o se desplace de manera incontrolada.

¿Cómo afecta el ángulo de izaje la capacidad de carga de una eslinga?
A medida que el ángulo de izaje se reduce (se hace más agudo), la tensión en la eslinga aumenta, lo que puede reducir su capacidad de carga efectiva.

¿Por qué es importante considerar las fuerzas dinámicas en el izaje?
Las fuerzas dinámicas, como la aceleración y el balanceo, pueden aumentar significativamente la carga efectiva y deben ser consideradas para evitar sobrecargas y accidentes.

¿Cómo realizar un cálculo de izaje correcto?