Rango de torque seguro y comportamiento mecánico de tornillos de expansión empleados para el ajuste de portamanubrios de bicicletas de uso público - Martínez Krahmer, Daniel Osvaldo (2006)
La puesta en vigencia de la Resolución 220/03 de la Secretaría de Industria de Argentina, referida a la certificación obligatoria de requisitos de seguridad para bicicletas de uso público, significó para los laboratorios encargados de efectuar los ensayos, el desarrollo e implementación de un conjunto de casi cincuenta ensayos, muchos de ellos aplicados a la bicicleta completa, y otros, a componentes de las mismas. Entre estos últimos, la evaluación de los sistemas de freno, de la resistencia de las horquillas, y el ajuste de algunos componentes de las bicicletas al sistema cuadro-horquilla, revisten una enorme importancia para la seguridad del usuario. Dada la absoluta falta de antecedentes regionales y con el objeto de asistir al sector industrial de la bicicleta en Argentina para mejorar la seguridad de las bicicletas de uso público, ya fueron realizados trabajos referidos a los sistemas de freno y las horquillas. El primero, destinado a justificar que clase de sistemas de freno seguro deben emplearse y como resolver las deficiencias de frenado de aquellas bicicletas con cuadro dama [1]. En el segundo, se estudiaron en profundidad desde el punto de vista resistencial las diferentes variantes dimensionales de horquillas de acero empleadas en el mercado argentino, se caracterizaron las clases de falla que resultan en los ensayos de fatiga de horquillas y se propusieron dimensiones mínimas seguras para los tubos empleados en las vainas de horquilla, así como también cuidados a tener en cuenta en la expansión de tubos de vela [2]. Respecto de aquellos componentes que deben ser ajustados de forma segura, el portamanubrio, el caño de asiento y las ruedas, constituyen los principales componentes en lo que a seguridad del usuario se refiere, entre aquellos que deben ser ajustados sobre la bicicleta. El ajuste adecuado está dado por aquel valor de torque que asegura una unión “rígida” de los componentes a la bicicleta y que a su vez, no provoque la falla del mismo, ya sea, por deformación plástica o fractura. Observada la necesidad de establecer condiciones de ajuste para los componentes indicados en aquellas bicicletas de uso público, que además estos ajustes sean compatibles con las partes habitualmente empleadas en el mercado argentino y dada la norma Iram 40020 de requisitos de seguridad en bicicletas [3], que establece la metodología de prueba y los requerimientos para los componentes citados, se efectuaron en primera instancia, ensayos sobre portamanubrios para establecer su rango de ajuste seguro, así como se estudió la relación existente entre el ajuste y las propiedades mecánicas de los tornillos de expansión, adoptando como rango seguro, aquellos valores de torque que cumplen con los requisitos de la norma Iram 40020 para el citado componente. Para ello, se realizaron experiencias de ajuste de diferentes tipos de portamanubrios empleados habitualmente en las bicicletas de uso público del mercado argentino. El comportamiento de los tornillos de expansión de portamanubrios, se analizó midiendo el alargamiento provocado por el momento de ajuste seguro y para conocer el grado de compromiso que provoca el citado torque, se efectuaron análisis teóricos empleando la resistencia de materiales para establecer la magnitud de los esfuerzos y las deformaciones a que están sometidos estos tornillos. Mediante ensayos metalográficos y de tracción, se obtuvo información acerca de la calidad de los tornillos evaluados y su comportamiento mecánico. Los resultados obtenidos respecto del ajuste indican que un rango de 12 a 14 Nm asegura un ajuste rígido en más del 80% de los casos estudiados. Los restantes se vieron afectados principalmente por el juego existente entre el tubo de vela de horquilla y el portamanubrio, y por el estado superficial de las partes que entran en contacto para producir el ajuste. La carga axial teórica encontrada no difiere más de un 4% de la obtenida experimentalmente a través de la medición del alargamiento que provoca el torque seguro de mayor valor. Respecto de la zona de trabajo de los tornillos, el rango de torque obtenido genera una tensión de trabajo máxima que representa el 55% de la tensión de fluencia para el tornillo de menor calidad evaluado, cuya estructura corresponde a la de un acero de bajo carbono.