Cremallera: mueve el cursor y mira cómo encajan los dientes

Qué muestra el modelo

En este simulador de cremallera tiras del cursor, cambias el tipo de cremallera y ves cómo los dientes se traban y se sueltan. El cursor de una cremallera junta dos filas de dientes desfasados a través de un canal que se estrecha, y así las cabezas de los dientes encajan unas con otras. Si lo mueves en sentido contrario, separa las filas alrededor del divisor que lleva dentro. Los dientes se sujetan entre sí sin un resorte ni un pestillo móvil en cada uno.

Tira de la lengüeta de una chaqueta y dos bordes sueltos se convierten en una sola tira en menos de un segundo. Empújala hacia atrás y vuelven a separarse. Nada dentro del cursor gira, hace clic ni salta como un resorte, así que ¿cómo sabe si debe trabar los dientes o soltarlos?

El modelo es una cremallera metálica ampliada diez veces, de modo que un milímetro de la real es un centímetro en pantalla. Tiene 26 dientes de latón en cada una de las dos cintas de tela, un cursor con tirador, dos topes superiores y un tope inferior. Puedes arrastrar el propio cursor arriba y abajo por la cadena con el ratón o con un dedo, o usar el control «Cursor». La lectura cuenta cuántos de los 52 dientes están unidos en ese momento. El control «Velocidad» lo ralentiza todo, y «Ver el interior» vuelve transparente el cuerpo del cursor para que veas pasar los dientes a través de él.

«Cursor gastado» ensancha la salida estrecha del cursor en una fracción de milímetro, que es lo que hacen los años de uso en un cursor barato, y puedes ver qué les pasa a los dientes que salen de él. Otros controles hacen fallar la cremallera de otras maneras: tirar en diagonal, quitar un diente, separar los lados con seguro y sin él. «Corte del cursor» abre el cursor por la mitad a la altura de los dientes, y «Dientes de cerca» muestra tres dientes más grandes encontrándose en cámara lenta.

La misma cadena puede cambiarse por otras seis cremalleras (de espiral, de plástico moldeado, invisible, impermeable, de dos cursores y separable), cambiar de tamaño del n.º 3 al n.º 10 y coserse en una chaqueta, un bolso, la puerta de una tienda de campaña, un traje espacial o unos vaqueros. Debajo de los controles hay un taller con cinco pruebas, una tabla de tamaños y una lista de 57 cremalleras de la historia y del uso cotidiano, cada una con su fuente.

Dos filas de copas

Mira de cerca un solo diente de una cremallera abierta. Está sujeto al borde grueso y con cordón de la cinta, y su extremo libre, la cabeza, está prensado en forma de una pequeña copa. En una cara de la cabeza la copa sobresale como un saliente. En la otra cara, esa misma copa deja un hueco. La patente de Gideon Sundback de 1917 describe los dientes exactamente en esos términos: «partes de bloqueo salientes en forma de copa alargada, de modo que el exterior de un elemento encaja en la cavidad de un elemento contiguo cuando están en posición de bloqueo».

Esa frase explica casi toda la cremallera. Los dientes de las dos cintas están desfasados, de modo que, cuando la cremallera está cerrada, las cabezas se alternan a lo largo de la línea central: izquierda, derecha, izquierda, derecha. Cada cabeza pasa de la línea central y entra en el espacio que queda entre dos cabezas del otro lado, y su saliente se aloja en el hueco de su vecina. El resultado es una única columna de copas encajadas unas dentro de otras, y cada diente de la columna queda sujeto por los que tiene a ambos lados.

Tirar de las cintas hacia los lados no puede separarlas, porque los salientes tendrían que salir en línea recta de los huecos y los dientes vecinos les cierran el paso. Tirar a lo largo de la cremallera tampoco las separa, ya que las copas también están trabadas en esa dirección. La patente señala otra cosa que es fácil pasar por alto: todos los dientes son iguales. Como están desfasados, la misma pieza sirve para las dos cintas, y eso permitió estamparlos por millones a bajo coste.

El canal en Y cierra la cremallera

Si las copas solo se separan cuando un saliente sale de su hueco, alguien tiene que levantarlo. De eso se encarga el cursor. Dentro lleva un canal en forma de Y. Los dos brazos de la Y reciben una fila de dientes cada uno, y el tramo común de la Y es justo lo bastante ancho para la cadena cerrada.

Observa una pareja de dientes con «Ver el interior» activado y la «Velocidad» reducida. Cuando el cursor sube, cada fila baja por su brazo y tiene que curvarse para entrar en el tramo común. En el modelo, la curva abre la fila como un abanico: los dientes siguen sujetos muy juntos en el borde de la cinta, pero sus cabezas se separan, y el ángulo entre dientes vecinos de la misma cinta abre un hueco. Una cabeza de la otra fila se desliza en ese hueco en diagonal. Cuando llega al tramo común, la fila ya se ha enderezado, el hueco se ha vuelto a cerrar y el saliente queda alojado en el hueco de su vecino.

Las reivindicaciones de Sundback describen las superficies de guía que lo hacen posible. Cada saliente tiene un extremo inclinado «continuo con el lado hueco del elemento que debe engancharse y que guía al elemento cooperante por encima y hasta el acoplamiento con él». Dicho de otro modo, una cabeza que llega un poco desalineada es guiada hasta su sitio por la pendiente del diente siguiente.

La cuña vuelve a abrirla

Tira del cursor en el otro sentido y ahora el tramo común se encuentra primero con la cadena cerrada. En el extremo ancho del cursor, entre los dos brazos, hay un poste sólido de punta redondeada. A menudo se llama diamante, y la patente lo describe como una tapa «con una punta que encaja entre los canales divergentes». Aquí se llama cuña.

Cuando el cursor baja, los brazos separan las dos filas hacia fuera y las curvan de nuevo, de modo que los huecos entre cabezas se abren y cada saliente puede salir de su hueco. La cuña ocupa el espacio que se abre entre las filas y mantiene las cabezas separadas. Nunca tiene que abrir por sí sola una pareja trabada: cuando una pareja llega a la punta de la cuña, la curvatura ya la ha liberado. En el modelo se ve mejor a la velocidad más lenta, mirando directamente hacia abajo a través del cursor transparente.

Esa es toda la respuesta a la pregunta del principio. El cursor no sabe en qué sentido avanza. El mismo canal curva las filas en los dos sentidos, y que los dientes acaben trabados o sueltos depende solo de por qué extremo de la Y entran.

Las dimensiones del modelo

Los dibujos de la patente muestran la forma de los dientes, pero no dan medidas, así que los tamaños de aquí son valores del modelo, elegidos para que se vea y se comporte como una cremallera metálica común. Se enumeran para que sepas qué estás viendo.

• Paso de los dientes: un diente cada 2,54 mm en cada cinta, que son diez por pulgada. El National Inventors Hall of Fame dice que Sundback subió de cuatro elementos de cierre por pulgada a diez. No dice si la cifra es por cinta o para toda la cadena, así que usarla por cinta en el modelo es una elección, no una medición.
• Grosor del diente: 1,2 mm a lo largo de la cadena. Dos dientes, uno de cada cinta, llenan un paso y dejan 0,07 mm de holgura entre sus caras.
• Cabeza: pasa 0,9 mm de la línea central. La copa tiene 0,35 mm de profundidad.
• Canal: las filas se encuentran siguiendo una curva que separa cada fila 0,05 mm multiplicados por el cuadrado de la distancia durante los primeros 3 mm, y después continúa con una pendiente de 0,3, unos 17 grados respecto a la línea central. En la entrada, a 10,5 mm del punto donde se encuentran las filas, cada fila está a 2,7 mm del centro.
• Cuña: empieza a 7,5 mm dentro del canal y crece con el hueco, manteniendo siempre al menos 0,45 mm de separación con las cabezas.

Estos valores se comprobaron por ordenador antes de construir el modelo. Para cada posición del cursor, en pasos de 0,16 mm, se probaron las superficies de cada diente contra todos los dientes cercanos, las paredes del cursor y la cuña. Con un cursor, nuevo o gastado, y en la cremallera separable con su pasador, ninguna se superpone en ningún punto, de modo que el modelo nunca deja que unos dientes atraviesen a otros al cerrarse y abrirse.

Hay tres lugares en los que la comprobación sí encuentra solapamiento, y el modelo lo muestra en lugar de ocultarlo. Detrás de una abertura producida al tirar en diagonal, alrededor de un diente ausente y allí donde las filas llegan al cursor inferior de una cremallera de dos cursores, las filas vuelven a cerrarse al subir sin que el canal del cursor las guíe. Los dientes rígidos del modelo se encuentran entonces casi de frente y se solapan hasta 0,6 mm. Un diente real se tuerce un poco y la cinta cede, de modo que la misma transición ocurre sin que el metal atraviese al metal.

Hay un número que puedes leer directamente en la lectura. Con el cursor en el tope inferior, 2 de los 52 dientes siguen unidos. Con el cursor arriba, lo están los 52. Entre medias, cada paso de 2,54 mm que recorre el cursor une o suelta un diente de cada cinta.

Topes y tirador

Sin topes, el cursor se saldría por cualquiera de los extremos. Arriba, cada cinta lleva una pequeña grapa metálica después de su último diente. Estos topes superiores entran en los brazos del cursor y le impiden avanzar más. Abajo, una sola grapa, el tope inferior, mantiene unidas las dos cintas por debajo de los primeros dientes para que la cremallera no pueda abrirse más allá de ese punto. La patente de Sundback ya tiene ambos: elementos de tope en un extremo que «entran en el cursor y limitan su movimiento de cierre cuando chocan entre sí», y eslabones de sujeción que unen las medias cadenas en el otro extremo.

El tirador cuelga de un pequeño puente situado sobre el cursor. En la patente, el cursor tiene «una anilla en la que se puede colocar una cinta o un arco de accionamiento». En el modelo, el tirador gira hasta apuntar en el sentido en que tiras y cae de nuevo al soltarlo, como hace uno real.

Por qué se abre detrás del cursor

Una cremallera que se abre detrás del cursor no siempre tiene un diente roto. El cursor es la pieza que une los elementos, de modo que un cursor cuyo canal se ha gastado o se ha doblado hacia fuera puede dejar de apretar las dos filas con la fuerza necesaria para trabarlas, aunque todos los dientes estén intactos.

Puedes verlo en el modelo. Activa «Cursor gastado» y sube. El extremo estrecho del cursor es ahora más ancho de lo que debería, así que las filas llegan al tramo común sin que las apriete del todo una contra otra. Las cabezas salen una junto a otra con los salientes apoyados fuera de los huecos en lugar de dentro. Nada las retiene, y la cremallera queda abierta detrás del cursor. El recuento de dientes unidos de la lectura deja de aumentar.

Una reparación casera habitual es apretar muy ligeramente la parte trasera del cursor con unas pinzas pequeñas. Hazlo con suavidad: un cursor es una pequeña pieza fundida y puede agrietarse. Si el cursor solo está duro, el catálogo de YKK pide no forzarlo, porque los dientes podrían engancharse mal; frota parafina o cera en las dos caras de los dientes y mueve el cursor hacia delante y hacia atrás.

Siete tipos para comparar

La cremallera metálica es la más antigua y la que patentó Sundback. El catálogo de YKK describe hoy tres familias: metal, espiral y plástico moldeado (el nombre de YKK para esta última es VISLON). El control «Tipo de cremallera» y los botones del taller que hay debajo de los controles ponen cada una en el escenario. Todas comparten el mismo cursor y la misma disposición de la cadena, así que el principio que has visto antes se aplica sin cambios.

Espiral. En lugar de dientes separados, un hilo plástico de poliéster o nailon se enrolla en espiral a lo largo del borde de cada cinta. Cada vuelta de la espiral forma una cabeza, y las cabezas de las dos espirales encajan en el cursor igual que las de metal. El catálogo la describe como la más blanda de los tres tipos. Se dobla con facilidad, y por eso el modelo la pone en las puertas de las tiendas de campaña, donde la cremallera recorre una curva. La cronología de productos de YKK sitúa las cremalleras de nailon en 1952.

Plástico moldeado. Aquí cada diente se inyecta directamente sobre la cinta. El catálogo da como material el poliacetal (POM) y dice que esta cremallera es más ligera que una metálica del mismo tamaño. Los dientes son más gruesos que los de metal, con un bloque alto sobre el cordón y una copa ancha y poco profunda. YKK vendió por primera vez este tipo en 1961 como la cremallera Delrin.

Invisible. Es una cremallera de espiral cosida de modo que la cinta se dobla sobre la espiral. Por delante se ven dos bordes plegados que se juntan, no los dientes. La cronología de YKK data su cremallera CONCEAL en 1958, y el catálogo la recomienda para vestidos y faldas porque no interrumpe la tela. Activa «Ver el interior» para mirar a través del pliegue.

Impermeable. Una espiral también puede usarse vuelta hacia dentro, con la espiral en la cara de atrás. La cremallera AquaGuard de YKK se fabrica así de serie, con una película de poliuretano laminada sobre la cinta. Los dos bordes de película se juntan en el centro y cubren las costuras. Un diseño distinto, PROSEAL, impide el paso del agua y del aire con dientes de alpaca (plata alemana) apretados con fuerza sobre una cinta de goma o de plástico; el catálogo lo especifica para presiones de agua de 0,2 a 1,0 bar y da por superada una prueba de aire cuando no sube ninguna burbuja durante 15 segundos.

Dos cursores. El catálogo muestra cursores dobles dispuestos cabeza con cabeza y espalda con espalda. El modelo tiene el de espalda con espalda. El cursor superior funciona como siempre. El inferior está girado, de modo que su extremo ancho mira hacia abajo: al empujarlo hacia arriba desde el fondo, suelta la cadena por debajo de sí mismo, y entre los dos cursores la cadena permanece cerrada. Arrastra cualquiera de los dos cursores o usa el control «Cursor inferior».

Separable. Una chaqueta tiene que poder abrirse del todo, así que no lleva tope inferior. El catálogo nombra las piezas: una caja de retención en una cinta, un pasador de caja y un pasador de inserción en la otra cinta. El cursor reposa sobre la caja. El pasador de inserción atraviesa el cursor hasta entrar en la caja, lo que alinea las dos filas para que el cursor pueda empezar a unirlas. Las instrucciones del catálogo son bajar el cursor del todo hasta la caja, meter el pasador a fondo, sujetar el lado del pasador y subir el cursor. Usa el control «Insertar pasador» para sacar el pasador y volver a colocarlo.

El número es una clase de ancho

El número impreso en una cremallera no es un código arbitrario del modelo. El catálogo de YKK clasifica las cremalleras por el ancho de la cadena, es decir, el ancho de los dientes unidos, siguiendo la norma japonesa JIS S 2015:2019. El n.º 3 entra en la clase ligera (de 4,0 a 5,5 mm), el n.º 5 en la media (de 5,5 a 7,0 mm), el n.º 8 en la media-fuerte (de 7,0 a 8,5 mm) y el n.º 10 en la fuerte (de 8,5 a 12,0 mm). La tabla del taller los enumera.

La norma también fija resistencias. Tirando de lado a través de la cadena, una cremallera media de metal o de plástico sobre cinta de fibra química debe aguantar 300 N, y una de espiral, 450 N. Un cursor metálico bloqueado en una cremallera metálica n.º 5 debe aguantar 40 N antes de moverse. El modelo n.º 5 tiene un ancho de cadena de 6,6 mm, dentro de su clase. El control «Tamaño» escala todo el modelo a un ancho de cadena dentro de cada clase: 4,8, 6,6, 7,8 y 10 mm.

El tamaño también importa para la tela. Uno de los casos de problemas del catálogo es el de una cremallera n.º 3 usada en un material grueso, cuyas piezas inferiores se rompieron; la solución que se da es usar el n.º 4 o mayor en telas gruesas.

Por qué permanece cerrada

Las primeras cremalleras no tenían seguro, y YKK explica el problema con claridad: mientras caminabas, la gravedad podía hacer bajar el cursor y abrirte la ropa. Un pasador de bloqueo lo resuelve. En un cursor de seguro automático, un pequeño pasador oculto en el cursor cae entre los dientes cada vez que se suelta el tirador, de modo que el cursor no puede moverse. Al sujetar el tirador y tirar de él, el pasador se levanta. El cursor de unos vaqueros es semiautomático: se bloquea cuando el tirador se aprieta hacia abajo. Un cursor de pasadores de bloqueo lleva pasadores en la parte inferior del tirador que se hunden entre los dientes.

En el modelo, el control «Pasador de bloqueo» muestra el pasador debajo del puente. Activa «Separar los lados» y desactiva después el seguro: la tracción de la tela empuja el cursor hacia abajo y la cremallera se va abriendo poco a poco, como se abre sola la parte delantera de una chaqueta. YKK Asia señala el equipaje como el uso principal de los cursores sin seguro, donde lo que se quiere es un cursor que se mueva libremente.

Formas de fallar

El taller tiene una fila de botones que preparan, cada uno, un fallo, y la lista de problemas y soluciones del catálogo explica la mayoría.

• Tracción en diagonal. El catálogo advierte de que, si se sube en diagonal el cursor de una cremallera invisible, los dientes se deforman y dejan de engranar, y de que forzarla más la rompe. En el modelo, un ángulo de tracción superior a 12° (un valor del modelo) deja las filas sin unir detrás del cursor. Para arreglarlo, endereza la tracción, baja el cursor más allá de las filas abiertas y vuelve a subirlo.
• Un diente ausente. Si falta un diente, los dientes contiguos al hueco no tienen nada que los sujete. Mientras el hueco está por debajo del cursor y la tela separa los lados, la cadena se abre en ese punto. La prueba del taller pregunta dónde tiene que detenerse el cursor para que la cremallera aguante.
• Un cursor gastado. Descrito más arriba: las filas salen del cursor una junto a otra sin quedar unidas.
• El pasador no está del todo metido. En una cremallera de extremo abierto con una espiral fina, el cursor puede forzarse hacia arriba con el pasador solo a medias en la caja, lo que daña las piezas inferiores.
• Un bolso demasiado lleno. Forzar la cremallera de un bolso demasiado lleno rompe dientes y cinta. Saca algo y junta primero los dos lados.
• Tela atrapada. Mueve el cursor con suavidad en el otro sentido mientras sacas la tela con cuidado.
• Calor y productos químicos. Los límites de plancha del catálogo son 160 °C para las cremalleras de espiral e invisibles, 150 °C para la FLATKNIT, de punto, y 130 °C para la VISLON, moldeada. El azufre de las gomas elásticas corroe los dientes, y algunos cursores contienen níquel, por lo que se fabrican piezas sin níquel para el contacto con la piel.

Cremalleras que retienen aire

Los trajes presurizados son el trabajo más duro que ha tenido una cremallera. La ficha técnica de la NASA sobre los trajes del Proyecto Mercury, un traje de vuelo de la Armada modificado y fabricado por B.F. Goodrich, termina la secuencia de vestido cerrando la cremallera de entrada y abrochando un refuerzo sobre el cursor. El diseño Mark V de Goodrich para Apollo, que se conserva hoy en el National Air and Space Museum, tenía una cremallera diagonal a través del torso, pero era demasiado ancho para tres astronautas sentados uno al lado del otro.

Según el folleto del hito de la ASME, el traje de Apollo usaba dos cierres en el torso: una cremallera interior hermética que retenía el oxígeno y un cierre exterior de cursor encima, que soportaba las cargas para que el cierre de presión nunca sufriera tensiones. Esa cremallera interior no duraba mucho. Un artículo de la NASA sobre el traje espacial del transbordador dice que el cierre de cursor hermético de Apollo servía para unos 50 ciclos de apertura y cierre, y que cada traje de vuelo de Apollo necesitaba unos tres reemplazos antes del lanzamiento. El traje del transbordador lo sustituyó por un anillo metálico que une la mitad superior y la inferior del torso.

El control «Cosida en» coloca la cremallera del modelo en una chaqueta, un bolso, la puerta de una tienda de campaña, un traje blanco o unos vaqueros. La tela es una textura a la misma escala que la cremallera; está ahí para mostrar por dónde van las cintas, no para copiar ningún objeto concreto.

Diferencias con una cremallera real

Una cremallera real tiene algo de juego. En la patente de Sundback de 1917, cada diente es una pequeña copa cuyo exterior encaja en la cavidad del diente siguiente, y los salientes y las cavidades están proporcionados de modo que unos no toquen a otros cuando el cierre se dobla de lado. El modelo tiene dientes rígidos, así que deja espacio curvando las filas un poco más de lo que lo hace una cremallera real.

Las cintas del modelo son una textura tejida dibujada con código y se quedan planas sobre la mesa. Las cintas reales están cosidas a la ropa y tiran de los dientes hacia los lados, lo que explica en parte por qué un cursor gastado lleva a una abertura que va creciendo. El cursor está construido con placas simples; uno real es una sola pieza fundida con una forma interior que varía de manera más suave.

Las cremalleras de espiral y de plástico moldeado usan la misma disposición de cadena que la de metal, con sus propias formas de diente, así que su espaciado es una elección del modelo. El pliegue de la invisible, la película de la impermeable y la tela son superficies que siguen los bordes de la cinta. El cursor inferior de la cremallera de dos cursores no puede bajar más de 18,6 mm desde el fondo en el modelo, porque por debajo de esa distancia su cuña cortaría los dientes; un cursor inferior real descansa más cerca del tope inferior.

De broches a cierre sin ganchos

Whitcomb Judson, de Chicago, recibió dos patentes el 29 de agosto de 1893, una para un «cierre de zapatos» y otra para un «cierre de broches para abrochar o desabrochar zapatos». El Programa Lemelson-MIT señala que el prototipo «se atascaba con frecuencia» pero funcionaba, y que Judson y su socio Lewis Walker lo cosieron en sus propias botas. Judson presentó el cierre de broches en la Exposición Universal de Chicago de 1893, donde el público lo ignoró en gran medida. Su invento usaba ganchos y ojales, no copas, y estaba pensado para sustituir los cordones de los zapatos, no para cerrar la ropa.

La empresa que fundaron Judson y Walker contrató en 1906 a Gideon Sundback, un ingeniero sueco. Sundback rediseñó el cierre, y Lemelson data en 1913 la versión más fiable. Su solicitud del cierre separable descrito más arriba se presentó el 27 de agosto de 1914 y se concedió el 20 de marzo de 1917 como la patente estadounidense 1,219,881, cedida a la Hookless Fastener Company de Meadville, Pensilvania. El National Inventors Hall of Fame le atribuye también la máquina que fabricaba los dientes, que los cortaba de un alambre especial en forma de Y y los sujetaba a la cinta.

El nombre llegó después. La B. F. Goodrich Company usó el cierre en unos chanclos de goma en 1923 y lo llamó zipper, por el sonido. El National Museum of American History del Smithsonian conserva una bota Zipper original de Goodrich, y el modelo de patente de Sundback, de 12 por 1 pulgadas de metal y tela, se exhibe en su sala American Enterprise. El museo señala que la cremallera no se usó de forma generalizada en la ropa hasta los años 1930, cuando sustituyó a los botones en las braguetas de los pantalones de hombre.

En Tokio, Tadao Yoshida fundó San-S Shokai en enero de 1934 para fabricar y vender cierres, y registró la marca YKK en 1946. La propia cronología de YKK recorre después la mayoría de las cremalleras de este escenario: las de nailon en 1952, la invisible CONCEAL en 1958, la cremallera moldeada de Delrin (hoy VISLON) en 1961 y la cremallera estanca al agua y al aire que hoy se llama PROSEAL en 1983. La empresa dice que ahora fabrica más de tres millones de kilómetros de cremallera al año, y que solo en Japón hay registrados como productos suyos más de 100 000 tipos de cremallera.