Castor

Una rueda giratoria (o caster ) es una rueda sin motor diseñada para acoplarse a la parte inferior de un objeto más grande (el "vehículo") para permitir que dicho objeto se mueva.

Las ruedas giratorias se utilizan en numerosas aplicaciones, como carros de compra , sillas de oficina , carritos de juguete , camas de hospital y equipos de manipulación de materiales . Las ruedas giratorias de alta capacidad y gran resistencia se utilizan en muchas aplicaciones industriales, como plataformas rodantes, carros, ensamblajes y líneas de remolque en plantas industriales.

Las ruedas giratorias pueden estar fijas para rodar en línea recta, o montadas sobre un pivote o pasador de manera que la rueda se alinee automáticamente con la dirección de desplazamiento.

Ruedas giratorias

Al igual que la rueda giratoria rígida más sencilla, la rueda giratoria incorpora una rueda montada sobre una horquilla, pero una articulación giratoria adicional sobre la horquilla permite que esta gire libremente unos 360°, lo que posibilita que la rueda ruede en cualquier dirección. Esto permite mover fácilmente el vehículo en cualquier dirección sin cambiar su orientación. Las ruedas giratorias a veces se fijan a asas para que el operario pueda ajustar manualmente su orientación. La rueda giratoria mejorada fue inventada en 1920 por Seibert Chesnutt (Patente de EE. UU. 1341630), que se fabricaba fácilmente mediante estampado e incorporaba rodamientos de bolas para una mayor durabilidad. Las ruedas giratorias básicas ya se podían encontrar en la famosa "silla de oficina" de Charles Darwin en la década de 1840.

Además, una rueda giratoria normalmente debe tener una pequeña holgura entre el eje central del eje vertical y el eje central de la rueda. Cuando la rueda se mueve y no está orientada correctamente, esta holgura provoca que el conjunto de la rueda gire alrededor del eje vertical, siguiendo el movimiento en sentido contrario. Si no hay holgura, la rueda no girará si no está orientada correctamente, lo que impedirá el movimiento o provocará que se arrastre por el suelo.

Cuando un vehículo se desplaza en línea recta, una rueda giratoria tiende a alinearse automáticamente y a girar en paralelo a la dirección de desplazamiento. Esto se observa en un carrito de compras cuando las ruedas delanteras se alinean paralelas a las traseras al recorrer un pasillo. Como consecuencia, el vehículo tiende a desplazarse en línea recta. No se requiere una dirección precisa, ya que las ruedas tienden a mantener el movimiento recto. Esto también se aplica a los giros. La rueda gira perpendicularmente al radio de giro , lo que permite un giro suave. Esto se aprecia en un carrito de compras, donde las ruedas delanteras giran a diferentes velocidades, con radios de giro distintos según la amplitud del giro.

El ángulo y la distancia entre los ejes de las ruedas y la articulación giratoria se pueden ajustar para diferentes tipos de rendimiento de las ruedas giratorias. ^{[ 2 ]}

Ruedas industriales

Las ruedas industriales son ruedas de alta resistencia diseñadas para soportar cargas pesadas, en algunos casos de hasta treinta mil libras. Pueden tener un diseño giratorio o fijo. Generalmente, cuentan con una placa superior plana con cuatro orificios para pernos que garantizan una conexión robusta entre la placa y la carga. Se utilizan en diversas aplicaciones, como carros de transporte, plataformas giratorias de ensamblaje, estanterías de almacenamiento de alta resistencia, contenedores, líneas de remolque, equipos de mantenimiento y mecanismos de manipulación de materiales.

En los inicios de la fabricación industrial, las carcasas de las ruedas se elaboraban generalmente a partir de tres piezas metálicas estampadas independientes, que se soldaban a la placa superior. Hoy en día, muchas carcasas de ruedas industriales se fabrican mediante corte láser a partir de una sola pieza metálica en bruto, y posteriormente se utiliza una prensa plegadora para dar forma a las patas al ángulo de noventa grados requerido, lo que da como resultado un dispositivo mecánicamente más resistente.

Diversos factores influyen en el rendimiento de las ruedas industriales. Por ejemplo, un mayor diámetro y anchura de las ruedas proporciona una mayor capacidad de carga al distribuir el peso sobre una superficie mayor. Asimismo, los materiales más duros (como el hierro fundido o el poliuretano de alto perfil ) son menos sensibles a la suciedad y los residuos, y tienden a no acumularlos en el suelo.

Ruedas con freno y bloqueo

Las ruedas giratorias comunes y económicas suelen incluir un freno que impide que la rueda gire. Esto se logra generalmente mediante una palanca que presiona una leva contra la rueda. Sin embargo, una rueda giratoria también puede moverse ligeramente, describiendo un pequeño círculo alrededor de un punto de compensación entre el eje vertical y el centro de la rueda bloqueada.

Un tipo más complejo de rueda giratoria, a veces llamada rueda con bloqueo total, cuenta con un bloqueo rotacional adicional en el eje vertical que impide tanto el giro del eje como la rotación de la rueda, proporcionando así un soporte muy rígido. Es posible utilizar ambos bloqueos de forma conjunta o por separado. Si el eje vertical está bloqueado, pero la rueda aún puede girar, la rueda se convierte en una rueda direccional, que puede bloquearse para rodar en una dirección a lo largo de cualquier eje horizontal.

En algunos casos, resulta útil poder frenar o bloquear todas las ruedas giratorias simultáneamente, sin tener que desplazarse para accionar individualmente el mecanismo de cada una. Esto se puede lograr mediante un mecanismo de bloqueo central accionado por un anillo rígido que rodea cada rueda giratoria, ligeramente por encima de la misma, y ​​que desciende y presiona la rueda, impidiendo así la rotación tanto de la rueda como de la rueda giratoria. Un método alternativo es la rueda con bloqueo central, que cuenta con una leva giratoria en el centro de cada eje vertical, la cual acciona un mecanismo de frenado en la parte inferior de cada rueda.

Una desventaja importante de las ruedas giratorias es el aleteo. Un ejemplo común de aleteo se observa en los carritos de supermercado, cuando una rueda oscila rápidamente de un lado a otro. Esta oscilación, también conocida como vibración , se produce de forma natural a ciertas velocidades y es similar al bamboleo que se produce en otros vehículos con ruedas. La velocidad a la que se produce el aleteo depende del peso que soporta la rueda y de la distancia entre el eje de la rueda y el eje de dirección. Esta distancia se conoce como distancia de arrastre , y aumentarla puede eliminar el aleteo a velocidades moderadas. Generalmente, el aleteo se produce a altas velocidades.

Lo peligroso del aleteo es que puede provocar que un vehículo se mueva repentinamente en una dirección no deseada. El aleteo se produce cuando la rueda giratoria no está en contacto total con el suelo y, por lo tanto, su orientación es incontrolable. Al recuperar el contacto total con el suelo, la rueda puede adoptar cualquier orientación. Esto puede provocar que el vehículo se mueva repentinamente en la dirección a la que apunta la rueda. A velocidades bajas, la capacidad de giro de la rueda puede corregir la dirección y permitir que el vehículo continúe avanzando en la dirección deseada. Sin embargo, a altas velocidades, esto puede ser peligroso, ya que la rueda podría no girar con la suficiente rapidez y el vehículo podría desviarse bruscamente en cualquier dirección.

Los diseñadores de sillas de ruedas eléctricas y de competición se preocupan mucho por la inestabilidad de la rueda, ya que la silla debe ser segura para los usuarios. Aumentar la distancia de avance de la rueda puede mejorar la estabilidad a altas velocidades en las carreras, pero puede generar inestabilidad a bajas velocidades en el uso diario. Desafortunadamente, cuanto mayor sea el avance de la rueda, mayor será el espacio que necesita para girar. Por lo tanto, para compensar este espacio adicional, puede ser necesario alargar el chasis o extender los reposapiés. Esto suele hacer que la silla sea más aparatosa.

El aleteo de las ruedas giratorias se puede controlar añadiendo amortiguadores o aumentando la fricción de las articulaciones giratorias. ^{[ 3 ]} Esto se puede lograr añadiendo arandelas a la articulación giratoria. La fricción aumenta a medida que aumenta el peso en la parte delantera de la silla. Cada vez que la rueda giratoria comienza a aletear, la silla se ralentiza y el peso se desplaza hacia las ruedas delanteras. Existen varios kits antialeteo en línea para adaptar las ruedas giratorias de las sillas de ruedas de esta manera. Otros métodos para reducir el aleteo de las ruedas giratorias incluyen aumentar el avance de la articulación giratoria, usar grasa más espesa, reducir la masa de la rueda o aumentar la fricción con el suelo cambiando los materiales. ^{[ 4 ]}

Las ruedas también se detienen por completo mediante el uso de protectores para ruedas.

Las ruedas ergonómicas están diseñadas teniendo en cuenta el entorno de trabajo y la tarea a realizar, de modo que se minimicen los efectos perjudiciales para el operario. Las acciones repetitivas prolongadas que implican el uso de ruedas resistentes pueden provocar lesiones por esfuerzo. Las especificaciones incorrectas también pueden reducir la vida útil de las ruedas.

Muchos parámetros influyen en el rendimiento de la rueda giratoria. Parámetros como la dureza del neumático, el ancho y la forma de la banda de rodadura, la longitud del desplazamiento posterior (el "caster") y el diámetro de la rueda afectan el esfuerzo necesario para iniciar el movimiento de la plataforma. Las ruedas más duras facilitan el rodamiento de la rueda giratoria al reducir la resistencia a la deformación. Un neumático menos inflado ofrece mayor resistencia a la deformación y, por lo tanto, se requiere más esfuerzo para mover la plataforma acoplada. El esfuerzo de giro se ve afectado por la cantidad de avance y por el diámetro de la rueda. ^{[ 5 ]}

Las mejoras al diseño tradicional de las ruedas incluyen protectores para los dedos, limpiadores de rieles, patas reforzadas, tubos de dirección, bloqueos giratorios y frenos, todo implementado con el fin de reducir las lesiones del operador en el lugar de trabajo. ^{[ 6 ]}

El diámetro de una rueda giratoria influye en la facilidad con la que se desplaza sobre superficies irregulares, rugosas o con partículas. Las ruedas giratorias de gran diámetro pueden salvar desniveles como el que existe entre el suelo y la cabina de un ascensor. Sin embargo, cuanto mayor sea el diámetro de la rueda, más alto deberá ser el brazo de soporte. En estos casos, la base de un objeto que cuelga a baja altura deberá elevarse por encima de las ruedas, o bien las ruedas deberán sobresalir hacia los lados, rodeando dicho objeto. Al girar alrededor del eje vertical, las ruedas giratorias barren un espacio. Las ruedas más grandes requieren un mayor espacio.

La capacidad de carga puede incrementarse utilizando ruedas más anchas con mayor superficie de contacto con el suelo. Sin embargo, al girar una rueda giratoria ancha sobre su propio eje, la parte central de la zona de contacto gira más lentamente que las zonas laterales. Esta diferencia en la velocidad de rotación a lo largo de la base de la zona de contacto de la rueda provoca que las ruedas anchas ofrezcan resistencia a la rotación alrededor del pivote, y esta resistencia aumenta a medida que se incrementa la carga.

Una forma alternativa de aumentar la capacidad de carga y, al mismo tiempo, limitar la resistencia a la rotación, es utilizar varias ruedas estrechas en tándem sobre el mismo eje. Cada rueda tiene una superficie de contacto con el suelo comparativamente más reducida que una rueda ancha, por lo que la resistencia al giro sobre el eje es menor.

Existen cuatro clasificaciones principales de ruedas:

• Una rueda estándar tiene un cubo central giratorio (o cojinete) y un material flexible en su lado exterior.
• Una rueda giratoria es una rueda montada en una horquilla, con una articulación de dirección desplazada adicional opcional.
• Una rueda omnidireccional ( rueda Mecanum , rueda Omni o rueda sueca) consta de un gran cubo central con muchas ruedas más pequeñas montadas a lo largo del perímetro, de manera que sus ejes sean perpendiculares a la rueda central. La rueda central puede girar sobre su eje como las ruedas tradicionales, pero las ruedas más pequeñas también permiten el movimiento perpendicular al eje central.
• Una rueda esférica es omnidireccional y generalmente consiste en una bola esférica montada dentro de un dispositivo de sujeción. Un ejemplo es una unidad de transferencia de bolas .

• Ángulo de avance
• Tablero con ruedas
• Carretón
• Silla de oficina