Estabilitat de les rodes giratòries: prevenció del tombament

La física de l'estabilitat de les rodes giratòries: centre de gravetat i distància de traça de la roda orientable

Com l'alçada i la posició del centre de gravetat influeixen en els llindars de tombament

Quan es tracta de prevenir capgiraments en sistemes de rodes giratòries, res importa més que la posició del centre de gravetat. Si aquest punt s’eleva només una mica, la estabilitat disminueix ràpidament. Segons les directrius ANSI/RIA 2023 que tots hem de seguir, incrementar l’alçada del centre de gravetat només un 10 % pot reduir els marges d’estabilitat aproximadament un 30 %. I la situació empitjora quan les càrregues no estan correctament centrades. Desplaçar la càrrega només 15 graus respecte a la línia central del vehicle fa que la capacitat disminueixi gairebé un quart. No és d’estranyar, doncs, que la majoria de capgiraments industrials es produeixin per una distribució desigual del pes. Les dades mostren que més de dos terços d’aquests accidents tenen com a causa exactament aquest problema. Per mantenir l’estabilitat, els fabricants haurien de col·locar sempre les parts més pesades el més avall possible i just al centre de la càrrega. L’experiència pràctica confirma el que ja ens diu el càlcul sobre la col·locació adequada del pes.

Respecte al recorregut de la roda orientable, l’offset de gir i el comportament dinàmic d’autocentratge en rodes orientables en moviment

La distància de traça del rodet fa referència a quanta distància cap enrere es troba la roda respecte al punt on gira al seu eix. Quan un vehicle es mou, això genera el que els tècnics anomenen parell d’autoalineació. La majoria de fabricants configuren aquestes distàncies de traça entre un 5 % i un 15 % de la mida real de la roda. Els valors més elevats indiquen forces de centrado més fortes, que impedeixen que les rodes es desplacin lateralment en prendre corbes o girar. Què fa possible aquest efecte? Bàsicament, es tracta de la fricció entre els pneumàtics i la superfície de la carretera, que contraresta aquestes forces laterals. Uns rodetes giratoris de bona qualitat reforcen notablement aquest efecte. Algunes proves mostren que poden reduir fins a un 40 % la vibració indesitjada («wobble»), tot i que els resultats poden variar segons les condicions. Per a qualsevol persona que opera a velocitat, aquesta correcció automàtica de la direcció esdevé absolutament crítica: corrigeix petits errors de trajectòria a mesura que es produeixen, de manera que l’operador no ha d’aplicar contínuament una força contrària als comandaments només per mantenir-se en la trajectòria prevista.

Estratègies de configuració de rodetes giratòries per a una estabilitat màxima

Sistemes giratoris de tres rodes respecte a quatre rodes: Compromisos entre estabilitat, maniobrabilitat i volum de càrrega

Quan es decideix entre configuracions de rotació de tres o quatre rodes, els fabricants han de sopesar la maniobrabilitat respecte als factors d’estabilitat. Les configuracions de tres rodes ofereixen una capacitat de gir remarcable, especialment en espais reduïts, tot i que això comporta un cost. La resistència al tombament disminueix significativament quan es fan servir aquests sistemes: segons el *Industrial Equipment Journal* de l’any passat, és aproximadament un 30 a un 40 % inferior a la que ofereixen els models de quatre rodes. El problema apareix quan es treballa amb una distribució de pes desigual o en pendents, on la base triangular simplement no resisteix bé. Les alternatives de quatre rodes distribueixen la càrrega sobre una àrea més ampla, cosa que permet que l’equipament suporti càrregues aproximadament un 25 % més pesades, mantenint alhora un millor control direccional durant el moviment en línia recta. No obstant això, sempre es renuncia a alguna cosa per aconseguir aquesta avantatge: els punts de gir ja no són tan flexibles, de manera que les instal·lacions necessiten, de fet, més espai per fer girs complets, aproximadament un 15 a un 20 % més de llibertat que els requisits habituals.

En entorns dinàmics, les configuracions híbrides — dues rodes fixes combinades amb dues rodes giratòries — sovint ofereixen l'equilibri òptim entre precisió de direcció i resistència al tombament.

Quan les configuracions de cinc rodes giratòries justifiquen la seva complexitat: aplicacions amb càrregues elevades i COG baix

Quan es treballa amb càrregues superiors a les tres tones o amb equips que es troben molt propers al terra (menys de 24 polzades, per exemple), els sistemes de cinc rodes giratòries comencen a ser adequats tant des d’un punt de vista tècnic com econòmic. El disseny de cinc punts augmenta realment l’estabilitat aproximadament un 50 % respecte als conjunts estàndard de quatre rodes, i a més distribueix millor el pes sobre el sòl. Això és especialment rellevant quan es mouen objectes sobre superfícies delicades, com ara parquets o rajoles, on maquinària pesada podria causar danys. Molts magatzems i instal·lacions de fabricació consideren aquestes opcions de múltiples rodes particularment útils per a les seves necessitats especialitzades.

• Eines per a la fabricació de semiconductors que requereixen un transport lliure de vibracions
• Dispositius d’imatgeria mèdica amb alçades de COG inferiors a 24 polzades
• Portadors de components aeroespacials per a càrregues irregulars i asimètriques

Tot i que els costos d’instal·lació augmenten entre un 20 % i un 30 %, els sistemes de cinc rodes redueixen en un 62 % els incidents de volcada en aplicacions de baixa COG (Institut de Manipulació de Materials, 2023). La seva major complexitat només resulta rendible quan les configuracions habituals comporten risc d’inestabilitat, danys al sòl o aturades operatives.

Millors pràctiques de gestió de càrrega per prevenir la volcada de rodes giratòries

Protocols de càrrega simètrica i impacte en la pràctica: conclusions de l’ANSI/RIA 2023 sobre incidents de càrrega asimètrica

Mantenir la càrrega uniformement distribuïda a ambdós costats és probablement la millor i més econòmica manera d'evitar que les rodes giratòries es tombin. Quan el pes no està equilibrat, es desplaça el centre de gravetat fora del que s'anomena triangle d'estabilitat — bàsicament, la superfície definida pels punts de contacte de les rodes amb el terra —, fet que provoca inestabilitat lateral. L’últim informe ANSI/RIA de 2023 indica que aproximadament set de cada deu tombaments laterals es produeixen per una càrrega desequilibrada en equipaments industrials. Si hi ha una diferència de pes superior al 15 % entre ambdós costats, el punt de tombament disminueix un 40 % aproximadament, especialment quan es realitzen girs o s’accelera. Els bons operadors segueixen tres regles bàsiques que no poden ignorar: primer, col·locar els objectes pesats a prop del centre del mecanisme giratori; segon, fixar correctament els materials apilats per evitar que llisquin; i tercer, verificar doblement que tot estigui equilibrat abans de començar a moure’s. Les empreses que apliquen efectivament aquestes directrius han informat d’una reducció dels incidents de tombament d’aproximadament dos terços en menys de sis mesos. I recordeu que la velocitat també és crucial: quan es transporten càrregues amb un centre de gravetat elevat, ningú hauria de superar les cinc milles per hora, ja que els moviments bruscos agraven significativament la inestabilitat.

FAQ

Què passa si el centre de gravetat és massa alt en els sistemes de rodes giratòries?

Si el centre de gravetat (CG) és massa alt, redueix significativament l’estabilitat dels sistemes de rodes giratòries, augmentant el risc de volcades.

Com afecta la distància de traça (caster trail) les rodes giratòries?

La distància de traça (caster trail) influeix en el parell d’autoalineació, que és fonamental per mantenir el moviment rectilini i evitar la deriva lateral.

Quina és la diferència d’estabilitat entre els sistemes de rodes giratòries de tres i de quatre rodes?

Els sistemes de tres rodes ofereixen una millor maniobrabilitat, però menys estabilitat que els sistemes de quatre rodes.

Quan s’han de considerar configuracions de cinc rodes giratòries?

Les configuracions de cinc rodes són ideals per a aplicacions amb càrregues elevades o amb centre de gravetat baix, ja que milloren l’estabilitat i distribueixen uniformement el pes sobre les superfícies.