Explicación de las Bridas Ty-Rap: Por qué los Rovers de NASA las Usan

Poco después de la invención de la brida, se puso en el espacio, lo que demostró que el dispositivo era increíblemente inteligente. El bridas Ty-Rap es la brida autoadhesiva original que fue patentada en 1958. La patente se desarrolló para que los empleados de las aerolíneas no se lastimaran los dedos al usar cordón de cera para atar. Desde entonces, este diseño fue enviado a Marte con cuatro rovers de la NASA. El artículo describe la forma en que se diseñó la brida, qué hace la espiga de acero, cómo las bridas pueden resistir el vacío y la radiación, y cómo elegir un buen proveedor para esas bridas.

Ty-Rap es una marca de bridas de bloqueo de alta calidad originada por Thomas y Betts, que ahora forma parte de ABB y a menudo se considera la primera brida comercial. Su característica especial es una espiga de bloqueo hecha de acero inoxidable colocada dentro de la cabeza de plástico moldeado, que se llama Grip of Steel, debido al hecho de que se agarra a la correa. Esta espiga metálica permite obtener una mayor y más estable resistencia a la tracción del lazo, evitando su aflojamiento en caso de vibraciones y fluctuaciones de temperatura, mientras mantiene un buen agarre incluso después del envejecimiento del nailon. Además de las versiones estándar hechas de nylon 6/6, la gama de productos incluye grados resistentes a la intemperie, a las llamas, resistentes al calor, así como grados de fluoropolímero utilizados en equipos aeroespaciales, ferroviarios, de petróleo y gas, y de vuelos espaciales.

De manos de hamburguesa a una patente

La historia comienza en un sitio de producción y no en un laboratorio. En 1956, un ingeniero llamado Maurus C. Logan, que trabajaba para la empresa Thomas y Betts, visitó un sitio de fabricación aeroespacial propiedad de la empresa Boeing y observó cómo los empleados de la fábrica estaban haciendo arneses de cables de la manera tradicional, lo que implica que miles de pies de cable eléctrico se colocan sobre mesas de madera de 50 pies y se aseguran juntos con hilos de nylon trenzados con recubrimiento de cera. Un trabajador necesitaba apretar todos los nudos hechos agarrando el cordón con un dedo. Ocurría tan a menudo que los trabajadores sufrían lesiones físicas como cortes y dedos callosos llamados manos de hamburguesa.

El ingeniero pasó los siguientes dos años probando herramientas y materiales, y el 24 de junio de 1958, se registró una patente para la brida llamada Ty-Rap. El concepto detrás de la brida era realmente simple y podía explicarse en una sola oración. El producto estaba hecho de una correa de nylon flexible, en un lado de la cual había crestas moldeadas. La otra parte de la correa tenía una cabeza con un mecanismo de bloqueo, que permitía mover la correa en una sola dirección pero manteniéndola asegurada en la dirección opuesta sin nudos, herramientas o habilidades especiales. La patente se registró en 1962, y el creador recibió un lugar en el Salón de la Fama de Inventores.

Lo que hizo popular la invención no fue la innovación de unir cables, sino la eficiencia del método que permitió sujetar múltiples cables en menos tiempo que el cableado manual y que se puede realizar con guantes puestos. La misma herencia de la aviación moldeó toda la categoría de productos, que cubrimos en detalle en nuestra guía sobre lazos de zip de aviación.

Lo que hace diferentes a los lazos de cable Ty-Rap

Casi todos los lazos de cable vendidos hoy en día funcionan bajo el mismo principio unidireccional, explicado paso a paso en nuestro desglose de cómo funciona una brida autolock. La diferencia está dentro de la cabeza.

Un lazo de nylon convencional presenta un trinquete de nylon moldeado, que es una pequeña lengüeta flexible que encaja en las crestas de la correa. Funciona bien, se moldea fácilmente y es homogéneo. Sin embargo, la principal desventaja de este tipo de trinquete es que es tan fuerte y rígido como el filamento de nylon que lo rodea. El nylon 6/6 es poroso, maleable a temperaturas elevadas y se endurece en el proceso de secado, lo que significa que su estado cambia en cada etapa de la operación del trinquete.
bridas Ty-Rap el diseño es diferente debido a que reemplaza esta lengüeta con una espina de acero inoxidable creada mediante el prensado de la cabeza del lazo. La espina es más dura que la correa, lo que implica que se clava en las crestas, en lugar de descansar contra ellas.
Como resultado del uso del diseño de espina, es posible lograr resultados notables.

En primer lugar, hay una especie de fiabilidad en lo que respecta a la sujeción. A diferencia del trinquete de nylon que puede ablandarse o volverse quebradizo, la espina de acero mantiene la fuerza de sujeción cerca del valor esperado de todos modos.
En segundo lugar, el apriete se vuelve más suave y resulta en menos daño a la correa. Una espina de acero proporciona un apriete más suave y permite ajustarla en incrementos finos sin causar ninguna incomodidad como con un trinquete de nylon.
En tercer lugar, la resistencia a la aflojamiento por vibración ha aumentado. Un trinquete de nylon puede aflojar la sujeción con el tiempo debido a la vibración continua, mientras que la espina se vuelve prácticamente inmune a esto.

Es esta solución de diseño la que hizo de Ty-Rap el lazo más utilizado en diversas esferas como la aeroespacial, ferrocarriles, servicios públicos y la industria del petróleo y gas.

Sin embargo, al mismo tiempo, la presencia de la espina metálica causa algunas limitaciones en el uso de este tipo de lazos.

De aeronaves a naves espaciales

La transición de arneses de cables a naves espaciales es menos significativa de lo que parece. Ambos son realmente el mismo problema de ingeniería en el sentido de que hay mucho cableado que debe permanecer en su lugar mientras la estructura a su alrededor vibra, se calienta, se enfría y se flexiona. La diferencia en el espacio es la gravedad de las consecuencias resultantes de la falla de los sujetadores porque nadie va a abrir el compartimento y arreglarlo.

Por qué el nylon ordinario tiene dificultades en órbita

Un lazo de nylon 6/6 estándar es un muy buen producto en términos de aplicaciones industriales, pero uno malo para vuelos espaciales debido a varios factores:

Desgasificación: Los polímeros liberan la humedad absorbida junto con otros volátiles en el vacío. El vapor se condensa en la superficie más fría alrededor, como sensores ópticos, lentes o radiadores en vehículos espaciales. Los estándares proporcionados por ASTM E595 que prueban la pérdida total de masa (no más del 1.0 por ciento) y los volátiles recolectados durante la prueba (no más del 0.10 por ciento) pueden considerarse válidos en este caso.
Radiación: Fuera de la atmósfera y la magnetosfera, los polímeros son atacados por la radiación que destruye sus cadenas moleculares. En consecuencia, el nylon se vuelve frágil, lo que significa que una brida de nylon puede romperse bajo una carga muy pequeña.
Extremos de temperatura y ciclos: El hardware cambia de temperatura de realmente frío cuando está en sombra a realmente caliente cuando está a la luz del sol muchas veces. El nylon 6/6 es bueno a temperaturas de aproximadamente entre menos 40 y 85 grados Celsius, lo que hace que el rango de temperatura no sea muy amplio.
Dependencia de la humedad: El nylon necesita absorber un poco de humedad para seguir siendo flexible y alcanzar su resistencia. Cuando está en vacío, la humedad se elimina del nylon y se vuelve quebradizo.

La respuesta del fluoropolímero

La respuesta al problema fue mantener la misma geometría mientras se ajustaba el tipo de plástico. Mientras que el nylon se utilizaba anteriormente para los modelos no espaciales, los productos de la empresa destinados a misiones espaciales están hechos de fluoropolímero, a saber, ETFE, o lo que se conoce como Tefzel. Los fluoropolímeros tienen propiedades que los hacen extremadamente resistentes a productos químicos y radiación en comparación con el nylon y ofrecen un rendimiento superior en diferentes entornos, sin importar cuáles sean las condiciones de humedad. El fabricante afirma que las bridas de ETFE pueden soportar aproximadamente dos mil veces la radiación que el nylon puede tolerar.

Vale la pena señalar que esta marca de bridas tiene un historial de viajes exitosos en misiones de la NASA, incluidos los rovers Spirit y Opportunity. La empresa ha recibido contratos para misiones espaciales desde 1973.

Las bridas de fluoropolímero no solo existen en una mejor forma. Cuestan más que el nylon y tienen una menor resistencia a la tracción para el mismo tamaño de correa. Su uso está limitado a aplicaciones especiales, donde las condiciones de vacío, radiación y exposición química permiten el uso de nylon.

Donde las bridas se encuentran junto al cordón de encintado

Si bien es impresionante afirmar que las bridas de cable simplemente reemplazaron los nudos en la aviación, esto no es cierto. El encintado de cables, o la solución de Logan, sigue siendo un método de producción estandarizado de la NASA utilizado para algunos de los elementos de las naves espaciales, incluido Curiosity. Las ventajas del encintado son la conformidad con paquetes irregulares, la posibilidad de ajuste, la distribución de presión sin dañar el aislamiento y la ausencia de componentes metálicos en secciones electrónicas.

Las bridas, sin embargo, mejoraron la economía de todo el proceso. En casos donde un paquete es regular, la velocidad es importante, y el ensamblaje ocurre fuera de la bahía óptica o electrónica sensible, una brida realiza el trabajo en dos segundos en lugar de usar encintado que toma dos minutos. Hoy en día, ambos métodos coexisten en naves espaciales modernas, seleccionados de manera independiente en cada caso.

Tamaños y Clases de Resistencia

La gama está configurada de una manera que se asemeja a muchas otras gamas de bridas industriales, es decir, con diligencia en la creación de clases de lazos de acuerdo a su resistencia a la tracción en lugar de solo su longitud. Estas clases incluyen, pero no se limitan a, ligeras (aproximadamente 18 libras), intermedias con una resistencia a la tracción de alrededor de 40 libras, así como clases más pesadas como la clase estándar (alrededor de 50 libras), de servicio pesado a 120 libras y otras con lazos aún más pesados de 175 a 250 libras. Las longitudes varían entre 4 pulgadas para las bridas más pequeñas y desde 36 pulgadas en adelante para las bridas utilizadas para atar conductos crecidos.

El proceso de selección depende de dos números que no están relacionados entre sí. Uno de ellos es la longitud de la brida que determinará el posible diámetro máximo del paquete que se puede atar utilizando el lazo, y el segundo es la clase de resistencia que define cuánto peso puede soportar un lazo cerrado. En otras palabras, una brida larga no garantiza su resistencia. Pasamos por esa lógica de selección, con la aritmética del diámetro, en nuestra guía de tamaños de ataduras, y comparamos la parte superior de la gama de resistencia en las bridas más resistentes disponibles.

Especificando una Brida de Alto Rendimiento Equivalente

La mayoría de los consumidores que buscan este tipo específico de producto no están realmente buscando ninguna marca en particular. Quieren saber que el producto puede proporcionar resultados confiables cada vez. Los fabricantes tienen que darles esa garantía y hay preguntas específicas que hacer.

Pregunte por la clase de resina: Al consultar con los fabricantes, no pregunte simplemente por nylon: averigüe qué tipo específico de nylon 6/6 o fluoropolímero se ha utilizado en la producción, y solicite también la hoja de datos del material.
Información de prueba de tracción del lazo en lugar de catálogo: Pida informes de lotes reales probados de manera verificada, y no solo internos.

• Inflamabilidad y aprobaciones que coincidan con el trabajo: UL 94 V-2 como base para nylon 6/6, con grados dedicados donde el rendimiento contra incendios es parte de la especificación, como se cubre en bridas ignífugas.
• Grado ambiental adaptado a la exposición: negro estabilizado UV para el sol, formulaciones resistentes a la intemperie para recorridos al aire libre, y grados de alta temperatura para compartimentos de motores y áreas de procesos calientes, discutidos en bridas de alta temperatura.
• Trazabilidad de lotes: Números de lote en la bolsa, muestras retenidas y un registro de inspección. Esta es la diferencia entre una reclamación de calidad y un sistema de calidad, y es lo que nuestro propio control de calidad el proceso se basa en.

Para proyectos que necesitan un color específico, marcado, geometría de la correa o formato de embalaje, un fabricante que opera su propia herramienta puede producirlo como una línea dedicada en lugar de un artículo de stock reetiquetado. Ese es el propósito de nuestro programa OEM y ODM.

Preguntas Frecuentes

¿Qué tamaños están disponibles para las bridas Ty-Rap?

Los tamaños de los productos están generalmente entre 4 pulgadas y 36 pulgadas de longitud, divididos en clases de resistencia a la tracción: la línea de clase mini, que es aproximadamente de 18 libras. La clase intermedia tiene una resistencia de 40 libras, la clase estándar tiene 50 libras, la línea de servicio pesado consiste en productos con una resistencia de 120 libras, el tipo de servicio extra pesado tiene una resistencia de 175 a 250 libras. Además de estos, hay una línea única que tiene categorías resistentes a la temperatura, a prueba de clima, a prueba de fuego y de fluoropolímero con medidas similares. Dado que la línea de productos puede ser alterada por el fabricante, por favor verifique tanto el número de producto como la resistencia del producto en el catálogo antes de realizar un pedido de dibujo técnico.

¿Quién fabrica las bridas de mejor calidad?

No podemos proponer una solución ya que la calidad de una brida se puede medir y no se basa en su reputación. El punto de referencia fue establecido por el propietario de la patente inicial, y muchos fabricantes experimentados trabajan de acuerdo con ello. En lugar de confiar en la reputación general de varios proveedores, se debe prestar atención a 4 aspectos: el nombre de la resina que utilizan, los resultados de pruebas de tracción independientes, certificaciones que cumplan con sus requisitos (estándar de inflamabilidad UL 94 y RoHS), y si el fabricante tiene la posibilidad de garantizar la trazabilidad del lote. El fabricante que realiza el informe de pruebas para el lote ofrecerá más información de la que cualquier nombre de marca podría proporcionar.

¿Cuáles son las bridas más fuertes disponibles?

Cuando se trata de bridas de plástico, las bridas de nylon de servicio pesado tienen una resistencia de aproximadamente 175-250 lbs de resistencia a la tracción en bucle; de lo contrario, el material cambiará en lugar del diseño en sí. Cualquier cosa más allá de eso son bridas de acero inoxidable (tanto versiones de bloqueo de bola como recubiertas) que tienen una capacidad de varios cientos de libras y se utilizan comúnmente en conductos pesados, marinos y trabajos a alta temperatura. En aplicaciones industriales, el límite efectivo en la práctica es el nylon de servicio pesado, ya que normalmente es el paquete de cables o el punto de montaje lo que limita su uso, no las bridas en sí.

¿Hay alguna diferencia entre bridas y bridas de cremallera?

No. Los dos nombres son del mismo objeto. Las diferencias son solo en términos regionales e históricos, no en terminología. Brida es el término formal y universal, mientras que brida de plástico es un término popular estadounidense. El nombre de la marca Ty-Rap también se utiliza de la misma manera. Además, también se pueden encontrar términos como brida de atado, brida de manguera y brida de alambre. Asegúrese siempre de que al comparar cotizaciones, omita los términos y verifique los parámetros de los artículos: grado de material, tamaño y especificación.

Referencias

1. Maurus Logan, Salón de la Fama de Inventores Nacionales
2. Brida, Wikipedia
3. Enlazado de cables, Wikipedia
4. Bridas, componentes y exploración espacial crítica, Gestión SHEQ
5. Nudos en Marte, La Sociedad Planetaria
6. Base de datos de desgasificación, NASA Goddard Space Flight Center
7. Cumplir con los estándares de baja desgasificación de la NASA, IEEE Spectrum
8. La brida Ty-Rap celebra 60 años y 28 mil millones de unidades, Electrical Business

Conclusión

El arco desde una tabla de arnés de contrachapado de Boeing en 1956 hasta un rover en Marte es un buen recordatorio de lo que realmente es una brida: un sujetador juzgado enteramente por si todavía sostiene años después de que alguien pensara en ello. bridas Ty-Rap ganaron su lugar al cambiar una pequeña parte, intercambiando un trinquete de nylon por una espina de acero, y al cambiar la resina cuando el entorno lo exigió. La lección para cualquiera que especifique bridas es la misma a cualquier escala. Alinee el material con el entorno, alinee la clase de tensión con la carga, y compre a un fabricante que pueda demostrar ambos con datos. Si eso es lo que necesita para su próximo proyecto, hable con nuestro equipo de ingeniería a través de la página de contacto.