cartela

Una cartela es una pieza de chapa, angular o chapa conformada, soldada o atornillada en el ángulo interior donde se unen dos elementos estructurales. Su función es salvar el punto débil creado por esa unión, distribuyendo la tensión concentrada sobre un área más amplia y evitando la fatiga y la deformación. En la práctica, las cartelas soportan cargas que de otro modo desgarrarían o pandearían la esquina misma.

La aplicación clásica es en estructuras de acero soldadas, donde una cartela rellena el ángulo entre una viga y una columna, o entre un elemento de arriostramiento y una viga principal. La cartela se corta para encajar perfectamente en esa esquina, y luego se suelda completamente alrededor de su perímetro. El tamaño y el espesor se determinan mediante análisis de carga: una unión muy cargada puede necesitar una cartela de 12 mm o más de espesor en acero estructural; una ligeramente cargada podría ser de 6 mm. El material de la cartela iguala o supera la resistencia de los elementos que refuerza.

La construcción de calderas de locomotoras emplea cartelas extensivamente. El cuerpo cilíndrico, que soporta presión, debe unirse rígidamente al hogar, que es una cámara en forma de caja dentro de la caldera. Esta unión es inherentemente una concentración de tensiones. Las cartelas, típicamente triangulares o trapezoidales en sección transversal, se remachan o sueldan entre el cuerpo y el hogar para rigidizar la conexión y evitar fugas y grietas bajo los ciclos térmicos y de presión que ocurren durante la operación.

Variantes y modos de fallo

Las cartelas soldadas requieren un tamaño de soldadura de filete correcto; las soldaduras de tamaño insuficiente pueden agrietarse en la raíz de la cartela, creando un concentrador de tensión en lugar de eliminar uno. Las cartelas atornilladas deben ajustarse sin holguras y con los sujetadores adecuados distribuidos por toda el área de conexión. Un defecto común es el pandeo de la cartela, que ocurre cuando una cartela delgada experimenta cargas inversas o de compresión sin arriostramiento lateral. Por esta razón, las cartelas en uniones sometidas a ciclos intensos, como las calderas de locomotoras, se refuerzan con nervios o se mantienen relativamente gruesas.

El término cartela también se utiliza en la confección de prendas y la fabricación de artículos blandos, donde se refiere a un inserto de tela colocado en una costura o esquina para facilitar el movimiento o reforzar un punto débil. En ingeniería mecánica, sin embargo, la cartela es fundamentalmente una solución a la concentración de tensiones: dondequiera que las trayectorias de carga cambien de dirección abruptamente, una cartela suaviza la transición y prolonga la vida útil.